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光伏组件

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点击次数:211 更新时间:2016年12月30日16:16:54 打印此页 关闭

光伏组件


单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。光伏组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能,并送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。

但是,随着微型逆变器的使用,可以直接把光伏组件的电流源转化成为40V左右的电压源,就可以驱动电器应用我们的生活当中。

同时,光伏组件在不断创新,由于光伏组件在业内来讲叫做中国制造,应该有中国创造,进而出现光伏组件的升级创新产品,如光伏陶瓷瓦,光伏彩钢瓦,这类产品可以直接代替传统建材瓦片,还有了光伏组件的功能,一旦步入通用市场,将对光伏组件和传统建材造成一定冲击。

基本信息

  • 中文名称

    光伏组件

  • 外文名称

    Solar Cell module

 
  • 类型

    光伏电池组合装置

  • 又称

    太阳电池组件

单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。光伏组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。

但是,随着微型逆变器的使用,可以直接把光伏组件的电流源转化成为40V左右的电压源,就可以驱动电器应用我们的生活当中。

同时,光伏组件在不断创新,由于光伏组件在业内来讲叫做中国制造,应该有中国创造,进而出现光伏组件的升级创新产品,如光伏陶瓷瓦,光伏彩钢瓦,这类产品可以直接代替传统建材瓦片,还有了光伏组件的功能,一旦步入通用市场,将对光伏组件和传统建材造成一定冲击。


基本信息

折叠组成结构

指具有封装及内部联结的,能单独提供直流电输出的,最小不可分割的光伏电池组合装置。

光伏组件(俗称太阳能电池板)由太阳能电池片(整片的两种规格125*125mm、156*156mm、124*124mm等)或由激光切割机机或钢线切割机切割开的不同规格的太阳能电池组合在一起构成。由于单片太阳能电池片的电流和电压都很小,然后我们把他们先串联获得高电压,再并联获得高电流后,通过一个二极管(防止电流回输)然后输出。

并且把他们封装在一个不锈钢、铝或其他非金属边框上,安装好上面的玻璃及背面的背板、充入氮气、密封。

整体称为组件,也就是光伏组件或说是太阳电池组件。

折叠制作流程

组件制作流程 经电池片分选-单焊接-串焊接-拼接(就是将串焊好的电池片定位,拼接在一起)-中间测试(中间测试分:红外线测试和外观检查)-层压-削边-层后外观-层后红外-装框(一般为铝边框)-装接线盒-清洗-测试(此环节也分红外线测试和外观检查.判定该组件的等级)-包装.

(1)电池测试

由于电池片制作条件的随机性,生产出来的电池性能不尽相同,所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起,所以应根据其性能参数进行分类;电池测试即通过测试电池的输出参数(电流和电压)的大小对其进行分类。以提高电池的利用率,做出质量合格的电池组件。

(2)正面焊接

将汇流带焊接到电池正面(负极)的主栅线上,汇流带为镀锡的铜带,我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯(利用红外线的热效应)。焊带的长度约为电池边长的2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。

(3)背面串接

背面焊接是将电池串接在一起形成一个组件串,我们目前采用的工艺是手动的,电池的定位主要靠一个膜具板,上面有放置电池片的凹槽,槽的大小和电池的大小相对应,槽的位置已经设计好,不同规格的组件使用不同的模板,操作者使用电烙铁和焊锡丝将"前面电池"的正面电极(负极)焊接到"后面电池"的背面电极(正极)上,这样依次串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。

(4)层压敷设

背面串接好且经过检验合格后,将组件串、玻璃和切割好的EVA 、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好,准备层压。玻璃事先涂一层试剂(primer)以增加玻璃和EVA的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置,调整好电池间的距离,为层压打好基础。(敷设层次:由下向上:钢化玻璃、EVA、电池片、EVA、玻璃纤维、背板)。

(5)组件层压

将敷设好的电池放入层压机内,通过抽真空将组件内的空气抽出,然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起;最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步,层压温度层压时间根据EVA的性质决定。我们使用快速固化EVA时,层压循环时间约为25分钟。固化温度为150℃。

(6)修边

层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边,所以层压完毕应将其切除。

(7)装框

类似与给玻璃装一个镜框;给玻璃组件装铝框,增加组件的强度,进一步的密封电池组件,延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。

(8)焊接接线盒

在组件背面引线处焊接一个盒子,以利于电池与其他设备或电池间的连接。

(9)高压测试

高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压,测试组件的耐压性和绝缘强度,以保证组件在恶劣的自然条件(雷击等)下不被损坏。

(10)组件测试

测试的目的是对电池的输出功率进行标定,测试其输出特性,确定组件的质量等级。目前主要就是模拟太阳光的测试Standard test condition(STC),一般一块电池板所需的测试时间在7-8秒左右。

折叠生产流程

第一步单片焊接:将电池片焊接互联条(涂锡铜带),为电池片的串联做准备.

第二步串联焊接:将电池片按照一定数量进行串联。

第三步叠层:将电池串继续进行电路连接,同时用玻璃、EVA胶膜、TPT背板将电池片保护起来。

第四步层压: 将电池片和玻璃、EVA胶膜、TPT背板在一定的温度、压力和真空条件下粘结融合在一起。

第五步装框: 用铝边框保护玻璃,同时便于安装。

第六步清洗 : 保证组件外观。

第七步电性能测试:测试组件的绝缘性能和发电功率

最后包装入库。

折叠制造特点

(1)作为光伏行业的终端产品,与市场结合紧密,产品将直接面向客户,要求有很强的市场应变机制;

(2)应用原材料品种繁多,选用不同材料将会直接影响到组件的相关性能;

(3)产品更新换代较快,对产品的设计开发能力要求较高;


折叠材料构成

太阳能电池组件构成及各部分功能:

1) 钢化玻璃 其作用为保护发电主体(如电池片),透光其选用是有要求的, 1.透光率必须高(一般91%以上);2.超白钢化处理

2) EVA 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(如电池片),透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命,暴露在空气中的EVA易老化发黄,从而影响组件的透光率,从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外,组件厂家的层压工艺影响也是非常大的,如EVA胶连度不达标,EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够,都会引起EVA提早老化,影响组件寿命。

3) 电池片 主要作用就是发电,发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片,两者各有优劣晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低,但消耗及电池片成本很高,但光电转换效率也高,在室外阳光下发电比较适宜薄膜太阳能电池,相对设备成本较高,但消耗和电池成本 很低,但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点,但弱光效应非常好,在普通灯光下也能发电,如计算器上的太阳能电池。

4) EVA 作用如上,主要粘结封装发电主体和背板

5) 背板 作用,密封、绝缘、防水(一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化,大部分组件厂家质保都是25年,钢化玻璃,铝合金一般都没问题,关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。)

6) 铝合金 保护层压件,起一定的密封、支撑作用

7) 接线盒 保护整个发电系统,起到电流中转站的作用,如果组件短路接线盒自动断开短路电池串,防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极管的选用,根据组件内电池片的类型不同,对应的二极管也不相同

8) 硅胶 密封作用,用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶,国内普遍使用硅胶,工艺简单,方便,易操作,而且成本很低。

折叠编辑本段组件应用

太阳能光伏并网发电系统通过把太阳能转化为电能,不经过蓄电池储能,直接通过并网逆变器,把电能送上电网。太阳能并网发电代表了太阳能电源的发展方向,是21世纪最具吸引力的能源利用技术。与离网太阳能发电系统相比,并网发电系统具有以下优点:

1)利用清洁干净,可再生的自然能源太阳能发电,不耗用不可再生的,资源有限的含碳化石能源,使用中无室气体和污染物排放,与生态环境和谐,符合经济社会可持续发展战略。

2)所发电能馈入电网,以电网为储能装置,省掉蓄电池,比独立太阳能光伏系统的建设投资可减少达25%-45%,从而使发电成本大为降低。省掉蓄电池并可提高系统的平均无故障时间和蓄电池的二次污染。

3)光伏电池组件与建筑物完美结合,既可发电又能作为建筑材料和装饰材料,使物质资源充分利用发挥多种功能,不但有利于降低建设费用,并且还使建筑物科技含量提高,增加卖点。

4)分布式建设,就近就地分散发供电,进入和退出电网灵活,既有利于增强电力系统抵御战争和灾害的能力,又有利于改善电力系统的负荷平衡,并可降低线路损耗。

5)可起调峰作用。联网太阳能光伏系统是世界各发达国家在光伏应用领域竞相发展的热点和重点,是世界太阳能光伏发电的主流发展趋势,市场巨大,前景广阔。

太阳能电池发电系统是利用光生伏打效应原理制成的,它是将太阳辐射能量直接转换成电能的发电系统。它主要由太阳能电池方阵和并网逆变器两部分组成。如下图所示:白天有日照时,太阳能电池方阵发出的电经过并网逆变器将电能直接输送到交流电网上,或将太阳能所发出的电经过并网逆变器直接为交流负载供电。

工作原理图:

3.系统主要组件简介

1)太阳能电池组件

一个太阳能电池只能产生大约0.5伏的电压,远低于实际使用所需电压。为了满足实际应用的需要,需要把太阳能电池连接成组件。太阳能电池组件包含一定数量的太阳能电池,这些太阳能电池通过导线连接。如一个组件上,太阳能电池的数量是36片,这意味着一个太阳能组件大约能产生17伏的电压。

通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件,具有一定的防腐,防风,防雹,防雨的能力,广泛应用于各个领域和系统。当应用领域需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时,可把多个组件组成太阳能电池方阵,以获得所需要的电压和电流。

2)光伏并网逆变器

将直流电变换成交流电的设备。由于太阳能电池发出的是直流电,而一般的负载是交流负载,所以逆变器是不可缺少的。逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统将发出的电能馈入电网。逆变器按输出波形又可分为方波逆变器和正弦波逆变器

折叠组件类型


折叠单晶硅

单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高的达到24%,这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,但制作成本很大,以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,使用寿命一般可达15年,最高可达25年。

折叠多晶硅

多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约12%左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲,单晶硅太阳能电池还略好。

折叠非晶硅

非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池,它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同,工艺过程大大简化,硅材料消耗很少,电耗更低,它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低,国际先进水平为10%左右,且不够稳定,随着时间的延长,其转换效率衰减。

折叠多元化

多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多,大多数尚未工业化生产,主要有以下几种:

a) 硫化镉太阳能电池

b) 砷化镓太阳能电池

c) 铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池

折叠编辑本段功率计算

太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成;太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源,就要根据用电器的功率,合理选择各部件。下面以100W输出功率,每天使用6个小时为例,介绍一下计算方法:

1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗):若逆变器的转换效率为90%,则当输出功率为100W时,则实际需要输入功率应为100W/90%=111W;若按每天使用5小时,则耗电量为111W*5小时=555Wh。

2.计算太阳能电池板:按每日有效日照时间为6小时计算,再考虑到充电效率和充电过程中的损耗,太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中,太阳能电池板的实际使用功率。

折叠编辑本段测试条件

折叠测试原理

测试系统的工作原理是:当闪光照到被测电池上时,用电子负载控制太阳电池中电流变化,测出电池的伏安特性曲线上的电压和电流,温度,光的辐射强度,测试数据送入微机进行处理并显示、打印出来。

折叠测试工具

太阳电池组件测试仪,AAA级太阳能电池组件测试仪

测试标准(环境):辐照度 1000 W/m2,环境温度25 °C, AM=1.5;功率公差范围: ± 3%)

折叠测试参数

最大可测组件电池尺寸:1100mm*2000mm

光源:高能脉冲氙灯

光强可调范围:70-120W/C㎡

光管寿命:≥300000次

光均匀度:±3%

测量范围和精度:电压 0~30V ±0.1% 0~60V ±0.1%

电流 0~2A ±0.1% 0~20A ±0.1%

测量误差:≤2%

重复测量误差:±1%

标准系统配置:卧式测试台+PC机+专用测试软件

电源要求:220V/50Hz/2KW

重量:320Kg

外形尺寸:850mm*1500mm*2460mm

折叠编辑本段应用领域

1.用户太阳能电源:(1)小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

2. 交通领域:如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

3. 通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

4. 石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

5.家庭灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

6.光伏电站:10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。

7.太阳能建筑:将太阳能发电与建筑材料相结合,使得未来的大型建筑实现电力自给,是未来一大发展方向。

8.其他领域包括:(1)与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等;(2)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统;(3)海水淡化设备供电;(4)卫星、航天器、空间太阳能电站等。

折叠编辑本段逆变器

(1)光伏电池组件分组阵列连接要求。光伏电池组件在排布阵列安装时应根据可能选用逆变器的额定工作电压(V)范围和功率容量(W)等参数进行分组设计。电池组件可以通过同类型组件的串联叠加电压和功率形成"一串"连接组件及相应的输出电压(V)和功率(W)。为了保证光伏组件正常工作,只允许相同型号的光伏组件进行串联。多个光伏组件串联后可以再进行并联,并联的光伏组件端电压相差不应超过10%。一串或多串(相同电压、功率)组件通过并联即形成"分组阵列",该"分组阵列"的总功率(W)为所有组件功率的总和,本附件中的图1给出了三种光伏电池的串并联形式。同一分组阵列中的组件在安装时,应尽可能保证具有相同的太阳辐射条件(朝向、倾角等)。

(2)逆变器选配要求。光伏电池一般经过串、并联组成光伏分组阵列接入逆变器的直流侧,逆变器对于接入的光伏分组阵列有以下要求:a)光伏分组阵列的端电压应满足逆变器直流输入电压范围,当电压低于其范围下限时,逆变器将停止运行。此时光伏发电系统不输出电力,即认为系统不能发电,应在发电量计算中予以剔除。为简化计算在此可通过电池表面太阳光辐照阈值(光伏电池组件启动发电时其表面所应接受到的最低辐射量限值,单晶硅和多晶硅电池启动发电的表面总辐射量≥80W/m、薄膜电池表面总辐射量≥30W/m)进行判断;b)光伏阵列的最大功率不能超过逆变器的额定容量。根据设计的电池组件分组阵列的输出电压和总功率选配相应工作电压和功率的逆变器,或根据逆变器的参数调整设计电池组件分组阵列串并联的方式以满足相应的输出电压和总功率。逆变器的选配容量应≥光伏电池组件分组安装的容量。

折叠编辑本段安全细则

1 安装太阳能光伏发电系统要求专门的技能和知识,必须由专业资格的工程师来完成。

2 安装人员在尝试安装,操作和维护的光伏组件时,请确保您完全理解在此安装说明手册的资料, 了解安装过程中可能会发生伤害的风险。

3 光伏组件在光照充足或其他光源照射下时生产电力。应当操作时请采取相应的防护措施,避免人 员与 30V DC 或更高电压直接接触。 4 太阳能光伏组件能把光能转换成直流电能,电量的大小会随着光强的变化而变化。

5 当组件有电流或具有外部电源时,不得连接或断开组件。

6 安装、使用组件或进行接线时,应使用不透明材料覆盖在太阳能光伏组件阵列中组件的正面,以 停止发电。

7 应遵守所有地方、地区和国家的相关法规,必要时应先获得建筑许可证。

8 太阳能光伏组件没有用户可维修的原件,不要拆解、移动或更改任何附属的部件。

9 太阳能光伏组件安装时不要穿戴金属戒指、表带、耳环、鼻环、唇环或其它的金属配饰。

10 在潮湿或风力较大的情况下,请不要安装或操作组件。

11 不要使用或安装已经损坏的组件,不要人为地在组件上聚光。

12 只有相同型号的光伏组件模块才能组合在一起。避免光伏组件的表面产生不均匀阴影。被遮阴的 电池片会变热("热斑"效应)从而导致组件永久性的损坏。

13 当有意外情况发生时,请立即把逆变器和断路器关闭。

14 缺陷或损坏的组件依旧可能会发出电量。如果需要搬运请采取措施遮挡,以确保组件完全遮阴。

15 在运输和安装组件时,使儿童远离组件。

16 光伏组件在安装前请一直保存在原包装箱内。

上一条:国家能源局关于调整2016年光伏发电建设规模有关问题的通知 下一条:光伏接线盒