光伏電池封裝材料主要包括以下幾種:1. 玻璃:光伏電池背板常用的材料之一,具有耐腐蝕、抗紫外線(xiàn)等特性,用于保護電池片并提供結構支撐。2. 背板材料:通常采用聚合物材料,如聚酯薄膜,用于封裝和固定電池片,并保護其不受潮氣和機械損傷。3. 電池粘黏劑:用于固定電池片和其他封裝材料的黏合劑,通常是耐高溫、耐候性好的有機或無(wú)機粘合劑。4. 導電膠帶:用于連接電池片和電池片之間的導電網(wǎng)格,通常是銀漿或銀膠涂層的聚酯薄膜帶。5. 導電背板:用于將電池片背面的電流引線(xiàn)連接到電池封裝外部的導線(xiàn)上,通常使用鋁或銅板。6. 密封膠:用于封裝電池片和背板之間的間隙,防止水分和污染物進(jìn)入,通常是硅膠或有機硅膠。7. 邊框材料:用于固定并保護光伏電池模組的邊緣,通常是鋁合金或塑料材料。8. 緊固件:用于固定光伏電池模組的各個(gè)部件,如螺釘、墊圈等。
組件工序又可以叫做封裝工序,其最大的特點(diǎn)是看似技術(shù)含量低,其實(shí)不然,封裝工序是整條太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)工序最為嚴格的工序,封裝工藝的好壞直接決定了組件質(zhì)量的好壞,包括他的壽命,抗暴擊的能力,尤其對于衰減率影響比較大,而這些關(guān)鍵的質(zhì)量指標也恰恰是客戶(hù)最為關(guān)心的,因為他直接關(guān)系到客戶(hù)的收益率,所以封裝工序對于企業(yè)的意義就不言而喻了。
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通常我們見(jiàn)到的組件都需要達到一定的三防能力,即防塵防水防摔能力,一般市場(chǎng)上的組件防塵防水能力能夠達到IP65級別,IP是Ingress Protection的縮寫(xiě),IP等級是針對電氣設備外殼對異物侵入的防護等級,IP68當中的6代表防塵級別的最高級別,代表其能夠完全阻止粉塵的進(jìn)入,IP65中的5是防水級別的5,值得注意的是,等級為5并不是防水能力的最高級別,它僅能抵擋低壓任意角度的噴射,防水最高級別為8,多數企業(yè)綜合考慮工藝成本和用處等因素沒(méi)有選擇最高級別的防水。
一、封裝工藝流程
電池分選:太陽(yáng)能電池片生產(chǎn)線(xiàn)有很強的隨機性,生產(chǎn)出來(lái)的電池性能不盡相同,所以為了有效的將性能一致或相近的電池組合在一起,所以應根據其性能參數進(jìn)行分類(lèi);電池測試即通過(guò)測試電池的輸出參數(電流和電壓)的大小對其進(jìn)行分類(lèi)。以提高電池的利用率,做出質(zhì)量合格的電池組件。
單焊:是將匯流帶焊接到電池正面(負極)的主柵線(xiàn)上,匯流帶為鍍錫的銅帶,焊帶的長(cháng)度約為電池邊長(cháng)的2倍。多出的焊帶在背面焊接時(shí)與后面的電池片的背面電極相連。
串焊:背面焊接是將N張片電池串接在一起形成一個(gè)組件串,電池的定位主要靠一個(gè)膜具板,操作者使用電烙鐵和焊錫絲將單片焊接好的電池的正面電極(負極)焊接到“后面電池”的背面電極(正極)上,這樣依次將N張片串接在一起并在組件串的正負極焊接出引線(xiàn)。
疊層:背面串接好且經(jīng)過(guò)檢驗合格后,將組件串、玻璃和切割好的EVA 、背板按照一定的層次敷設好,準備層壓。敷設時(shí)保證電池串與玻璃等材料的相對位置,調整好電池間的距離,為層壓打好基礎。(敷設層次:由下向上:玻璃、EVA、電池、EVA、玻璃纖維、背板)。
組件層壓:將敷設好的電池放入層壓機內,通過(guò)抽真空將組件內的空氣抽出,然后加熱使EVA熔化將電池、玻璃和背板粘接在一起;最后冷卻取出組件。層壓工藝是組件生產(chǎn)的關(guān)鍵一步,層壓溫度層壓時(shí)間根據EVA的性質(zhì)決定。我們使用福斯特EVA時(shí),層壓循環(huán)時(shí)間約為17分鐘。層壓溫度為142℃。
修邊:層壓時(shí)EVA熔化后由于壓力而向外延伸固化形成毛邊,所以層壓完畢應將其切除。裝框:類(lèi)似與給玻璃裝一個(gè)鏡框;給玻璃組件裝鋁框,增加組件的強度,進(jìn)一步的密封電池組件,延長(cháng)電池的使用壽命。邊框和玻璃組件的縫隙用硅酮樹(shù)脂填充。各邊框間用角鍵連接。粘接接線(xiàn)盒:在組件背面引線(xiàn)處粘接一個(gè)盒子,以利于電池與其他設備或電池間的連接。
組件測試:測試的目的是對電池的輸出功率進(jìn)行標定,測試其輸出特性,確定組件的質(zhì)量等級。高壓測試:高壓測試是指在組件邊框和電極引線(xiàn)間施加一定的電壓,測試組件的耐壓性和絕緣強度,以保證組件在惡劣的自然條件(雷擊等)下不被損壞。
二、組件封裝的主要原材料
低鐵鋼化絨面玻璃(又稱(chēng)為白玻璃):厚度3.2mm±0.2mm,鋼化性能或者封裝后的組件抗沖擊性能達到國標地面用硅太陽(yáng)電池組件環(huán)境實(shí)驗方法中規定的性能指標,在太陽(yáng)電池光譜響應的波長(cháng)范圍內(320-1100nm)透光率達91%以上,對于大于1200 nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時(shí)能耐太陽(yáng)紫外光線(xiàn)的輻射,透光率不下降。玻璃要清潔無(wú)水汽、不得裸手接觸玻璃兩表面。用作光伏組件封裝材料的鋼化玻璃,對抗機械沖擊強度、表面透光性、彎曲度和外觀(guān)等。
EVA:晶體硅太陽(yáng)電池封粘材料是EVA,它是乙烯與醋酸乙烯脂的共聚物。EVA是一種熱融膠粘劑,常溫下無(wú)粘性而具抗粘性,以便操作,經(jīng)過(guò)一定條件熱壓便發(fā)生熔融粘接與交聯(lián)固化,并變的完全透明,長(cháng)期的實(shí)踐證明:它在太陽(yáng)電池封裝與戶(hù)外使用均獲得相當滿(mǎn)意的效果。固化后的EVA能承受大氣變化且具有彈性,它將晶體硅片組“上蓋下墊”,將硅晶片組包封,并和上層保護材料玻璃,下層保護材料TPT(聚氟乙烯復合膜),利用真空層壓技術(shù)粘合為一體。另一方面,它和玻璃粘合后能提高玻璃的透光率,起著(zhù)增透的作用,并對太陽(yáng)電池組件的輸出有增益作用。EVA厚度在0.4mm~0.6mm之間,EVA具有優(yōu)良的柔韌性,耐沖擊性,彈性,光學(xué)透明性,低溫繞曲性,黏著(zhù)性,耐環(huán)境應力開(kāi)裂性,耐侯性,耐化學(xué)藥品性,熱密封性。不同的溫度對EVA的膠聯(lián)度有比較大的影響,EVA的膠聯(lián)度直接影響到組件的性能以及使用壽命。在熔融狀態(tài)下,EVA與晶體硅太陽(yáng)電池片,玻璃,TPT產(chǎn)生粘合,在這過(guò)程中既有物理也有化學(xué)的鍵合。
EVA主要性能指標:熔融指數——影響EVA的融化速度;軟化點(diǎn)——影響EVA開(kāi)始軟化的溫度點(diǎn);透光率——對于不同的光譜分布有不同的透過(guò)率,這里主要指的是在A(yíng)M1.5的光譜分布條件下的透過(guò)率:密度——膠聯(lián)后的密度;比熱——膠聯(lián)后的比熱,反映膠聯(lián)后的EVA吸收相同熱量的情況下溫度升高數值的大小;熱導率——膠聯(lián)后的熱導率,反映膠聯(lián)后的EVA的熱導性能;玻璃化溫度:反映EVA的抗低溫性能;斷裂張力強度——膠聯(lián)后的EVA斷裂張力強度,反映了EVA膠聯(lián)后的抗斷裂機械強度;斷裂延長(cháng)率——膠聯(lián)后的EVA斷裂延長(cháng)率,反映了EVA膠聯(lián)后的延伸性能;張力系數——膠聯(lián)后的EVA張力系數,反映了EVA膠聯(lián)后的張力大小;吸水性——直接影響其對電池片的密封性能;膠連率——EVA的膠聯(lián)度直接影響到它的抗滲水性;剝離強度——反映了EVA與玻璃的粘接強度;耐紫外光老化——影響到組件的戶(hù)外使用壽命;耐熱老化——影響到組件的戶(hù)外使用壽命;耐低溫環(huán)境老化——影響到組件的戶(hù)外使用壽命等。
TPT(聚氟乙烯復合膜),用在組件背面,作為背面保護封裝材料。厚度0.17mm—0.35mm,縱向收縮率不大于1.5%,用于封裝的TPT至少應該有三層結構:外層保護層PVF具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力,中間層為聚脂薄膜具有良好的絕緣性能,內層PVF需經(jīng)表面處理和EVA具有良好的粘接性能。封裝用Tedlar必須保持清潔,不得沾污或受潮,特別是內層不得用手指直接接觸,以免影響EVA的粘接強度。太陽(yáng)電池的背面覆蓋物—氟塑料膜為白色,對陽(yáng)光起反射作用,因此對組件的效率略有提高,并因其具有較高的紅外發(fā)射率,還可降低組件的工作溫度,也有利于提高組件的效率。當然,此氟塑料膜首先具有太陽(yáng)電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。增強組件的抗滲水性。對于白色背板TPT,還有一種效果就是對入射到組件內部的光進(jìn)行散射,提高組件吸收光的效率。
互連條與匯流條:互連條與匯流條即涂錫銅合金帶,簡(jiǎn)稱(chēng)涂錫銅帶或涂錫帶。分含鉛和無(wú)鉛兩種,其中無(wú)鉛涂錫帶因其良好的焊接性能和無(wú)毒性,是涂錫帶發(fā)展的方向。無(wú)鉛涂錫帶是由導電優(yōu)良、加工延展性?xún)?yōu)良的專(zhuān)用銅及錫合金涂層復合而成。具有可焊性好、抗腐蝕性能好及長(cháng)期工作不會(huì )脫落等特點(diǎn)。
助焊劑:作用是幫助焊接,除去互連條上的氧化層,減小焊錫表面張力。良好的助焊劑PH值接近中性,不會(huì )對電池片產(chǎn)生較嚴重腐蝕。助焊劑的選用原則是,不影響電池性能,不影響EVA性能。晶體硅太陽(yáng)電池電極性能退化是造成組件性能退化或失效的根本原因之一。助焊劑的助焊效果及可靠性又是影響電極焊接效果的重要因素。因此,太陽(yáng)電池電極的焊接不能選用一般電子工業(yè)用助焊劑,普通有機酸助焊劑會(huì )腐蝕未封裝的太陽(yáng)電池片。
鋁合金邊框:保護玻璃邊緣、鋁合金結合硅膠打邊加強了組件的密封性能、大大提高了組件整體的機械強度。鋁型材的表面處理(先噴沙后氧化)太陽(yáng)組件要保證長(cháng)達25年的使用壽命,鋁合金表面必須經(jīng)過(guò)鈍化處理——陽(yáng)極氧化,表面氧化層厚度大于12μm。用于封裝的邊框應無(wú)變型,表面無(wú)劃傷。目前組件廠(chǎng)家鋁邊框的平均氧化層處理厚度在15μm±2μm陽(yáng)極氧化: 接線(xiàn)盒:組件電池的正,負極從TPT引出后需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的電氣盒來(lái)實(shí)現與負載的連接運行。接線(xiàn)盒的作用是電極引出后一般為四條鍍錫條,不方便與負載之間的電氣連接,需要將電極焊接在成型的便于使用的電接口上。引出電極時(shí)密封性能被破壞,這時(shí)需涂硅膠彌補,接線(xiàn)盒同時(shí)起到了增加連接強度,美觀(guān)的作用。通過(guò)接線(xiàn)盒內的電導線(xiàn)引出了電源正負極,避免了電極與外界直接接觸老化。接線(xiàn)盒的IP等級組件用接線(xiàn)盒IP等級最低要求為IP65。電纜固定頭、接線(xiàn)盒外接導線(xiàn)
二極管:防止“熱斑效應”,旁路二極管3個(gè),每24個(gè)電池片并聯(lián)一個(gè)旁路二極管。
硅膠:主要用來(lái)粘接、密封。粘接鋁合金和層壓好的玻璃組件并起到密封作用,粘接接線(xiàn)盒與TPT,起固定接線(xiàn)盒的作用。
組件封裝工序更多的是要求對于材料學(xué)上的熟知,對于各類(lèi)組成部件材料的性能指標的判斷和材料的選擇上有更多的要求,在工藝管控上,組件封裝工序要更加嚴格,因為任意一點(diǎn)的組件封裝質(zhì)量問(wèn)題都會(huì )引起整塊光伏組件的使用和壽命,因此組件封裝工序是各大廠(chǎng)商重點(diǎn)關(guān)注的工序,因為組件質(zhì)量將直接關(guān)系到企業(yè)的前途和未來(lái)。