第2章太阳能光伏电池组件及方阵

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1、第2章太阳能光伏电池组件与方阵太阳能电池组件(SolarModule)也叫太阳能光伏组件(PVModule)，通常还简称为电池板或光伏组件。太阳能电池组件是把多个单体的太阳能电池片根据需要串并联起来，并通过专用材料和专门生产工艺进行封装后的产品。为什么单体的太阳能电池不能直接用于光伏发电系统的应用昵?这是因为：①单体太阳能电池机械强度差，厚度只有200μm左右，薄而易碎；②太阳能电池易腐蚀，若直接暴露在大气中，电池的转换效率会受到潮湿、灰尘、酸碱物质、冰雹、风沙以及空气中含氧量等的影响而下降，电池的电极也会氧化、锈蚀脱落甚至会导致电池失效；⑧单体太阳能电池的输出电压、电流和功率都很小，工

2、作电压只有0．48~0．5V，由于受硅片材料尺寸限制，单体电池片输出功率最大也只有3～4w，远不能满足光伏发电实际应用的要求。目前太阳能光伏发电系统采用的太阳能电池组件主要以晶体硅材料为主(包括单晶硅和多晶硅)，因此本章将主要介绍晶体硅太阳能电池组件的原理构造和生产制造过程，以及太阳能电池方阵的组合、配置和连接等内容。2.1太阳能电池组件的基本要求与分类2．1．1太阳能电池组件的基本要求太阳能电池组件要满足以下要求：①能够提供足够的机械强度，使太阳能电池组件能经受运输、安装和使用过程中发生的冲击、震动等产生的应力，能够经受住冰雹的冲击力；②具有良好的密封性，能够防风、防水、隔绝大气条件下

3、对太阳能电池片的腐蚀；③具有良好的电绝缘性能；④抗紫外线辐射能力强；⑤工作电压和输出功率按不同的要求设计，可以提供多种接线方式，满足不同的电压、电流和功率输出要求；⑥因太阳能电池片串、并联组合引起的效率损失小；⑦太阳能电池片间连接可靠；⑧工作寿命长，要求太阳能电池组件在自然条件下能够20年以上；⑨在满足上述条件下，封装成本尽可能低。2．1．2太阳能电池组件的分类太阳能电池组件的种类较多，根据太阳能电池片的类型不同可分为晶体硅(单、多晶硅)太阳能电池组件、非晶硅薄膜太阳能电池组件及砷化镓电池组件等；按照封装材料和工艺的不同可分为环氧树脂封装电池板和层压封装电池组件；按照用途的不同可分为普通

4、型太阳能电池组件和建材型太阳能电池组件。其中建材型太阳能电池组件又分为单面玻璃透光型电池组件、双面夹胶玻璃电池组件和双面中空玻璃电池组件。由于用晶体硅太阳能电池片制作的电池组件应用占到市场份额的85％以上，在此就主要介绍用品体硅太阳能电池片制作的各种电池组件。2.2晶体硅太阳能电池组件的构成与工作原理2．2．1普通型太阳能电池组件常见的普通型太阳能电池组件有环氧树脂胶封板、透明PET层压板和钢化玻璃层压组件，其中，环氧树脂胶封板、透明PET层压板组件一般都是功率小于1W的小组件，主要用太阳能草皮灯、道钉灯、各种太阳能玩具等小功率产品，而钢化玻璃层压组件的功率则可以达到1~280W，是目前

5、太阳能光伏电池组件应用的主流产品。下面就对这几种电池组件的构成和工作原理分别进行介绍。1.环氧树脂胶封板组件环氧树脂胶封板主要由电池片、印制电路板及环氧树脂胶等组成，具体尺寸和形状根据产品的需要确定。由于环氧树脂胶封板的功率很小，因此使用的电池片是将完整的电池片切割成条状后使用。条状电池片的长度和宽度，即电池片的面积决定了组件的输出电流大小，而串联的条数决定了组件的输出电压的大小。一般为1.2v蓄电池充电的组件串联4条，为2.4v蓄电池充电的组件串联7～8条，为3.6v蓄电池充电的组件串联11条。环氧树脂胶封板组件的胶封面朝外接受阳光照射，阳光透过胶封面照射到电池片上，发出的电通过正负极

6、引线引到电路板背面后，再通过引线接入相应电路或蓄电池中。环氧树脂胶封板组件的制作过程基本都是手工操作。电池片是根据需要尺寸用激光划片机预先划好的，制作步骤是：(1)将划好的条状电池片用互连条一正一负串联焊接起来，并用黑色双面胶固定在印制电路板上；(2)将正负极引线穿过印制电路板上的引线孔与电路板背面的电路铜箔焊接，然后一一排列放在水平支架上等待灌胶；(3)将双组分环氧树脂胶按2比1的比例混合调均匀(注意一次不要混合太多，否则一次用不完，十几分钟就会变稠而无法使用)，给每一片组件表面倒上适量的胶水(平均0.15g／cm2左右)，使其自然摊开，组件表面胶水要均匀饱满，胶水太薄的地方还要补一点

7、；(4)将灌好胶水的组件放入真空干燥箱内抽气1min，然后在70℃温度下烘干30min或在室内无尘环境下自然晾干24h；(5)铲除组件周围多余的胶粒，用薄膜缠绕，防止互相摩擦破坏表面光洁和透明，打包装箱就是产成品了。环氧树脂作为黏合剂应用较为广泛，产品形式有单组分、双组分或粉末状树脂几种。太阳能电池组件使用的环氧树脂黏合剂通常是双组分液体，使用时现配现用。环氧树脂的黏结度较高、工艺简单、材料成本低廉，但耐老化性能较差，容易老化而变黄