太阳能电池组件生产与封装工艺.docx
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太阳能电池组件生产与封装工艺
太阳能电池组件生产工艺
组件线又叫封装线,封装是太阳能电池生产中的关键步骤,没有良好的封装工艺,多好的电池也生产不出好的组件板。
电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证,而且还增强了电池的抗击强度。
产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意的关键,所以组件板的封装质量非常重要。
工艺流程如下:
1、电池检测——2、正面焊接—检验—3、背面串接—检验—4、敷设(玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设)——5、层压——6、去毛边(去边、清洗)——7、装边框(涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶)——8、焊接接线盒——9、高压测试——10、组件测试—外观检验—11、包装入库;
1.2工艺简介:
在这里只简单的介绍一下工艺的作用,给大家一个感性的认识,具体内容后面再详细介绍:
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:
是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。
(我们公司采用的是手工焊接)
3、背面串接:
背面焊接是将36片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36个放置电池片的凹槽,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,这样依次将36片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:
玻璃、EVA、电池、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。
一太阳电池组件封装工艺介绍
1概念的介绍
(1)单体电池:
由单晶硅和多晶硅按一定型状生产的具有光伏特性的单元体,也称为电池片。
通常使用规格有103*103,125*125,156*156mm,厚度一般为0.18——0.4mm。
(2)太阳能电池组件:
将单体电池经过串并联组成阵列,生产有额定电压电流并适合自然环境使用的组合体,也成为电池板。
(3)太阳能电池组件生产线:
将单体电池生产成电池组件的生产工艺过程,也称组装线。
2太阳电池组件结构
图1 晶体硅太阳电池封装成组件所需的材料及结构
常规的太阳电池组件结构形式有下列几种,玻璃壳体式结构如图2,底盒式组件如图3,平板式组件如图4,无盖板的全胶密封组件如图5。
目前还出现较新的双面钢化玻璃封装组件。
图2 玻璃壳体式太阳电池组件示意图
1-玻璃壳体;2-硅太阳电池;3-互连条;4-粘接剂;
5-衬底;6-下底板;7-边框线;8-电极接线柱。
图3 底盒式太阳电池组件示意图
1-玻璃盖板;2-硅太阳电池;3-盒式下底板;4-粘接剂;5-衬底;
6-固定绝缘胶;7-电极引线;8-互连条。
图4 平板式太阳电池组件示意图
1-边框;2-边框封装胶;3-上玻璃盖板;4-粘接剂;5-下底板;
6-硅太阳电池;7-互连条;8-引线护套;9-电极引线。
图5全胶密封太阳电池组件示意图
1-硅太阳电池;2-粘接剂;3-电极引线;4-下底板;5-互连条。
3组装线使用的材料
⑴钢化玻璃:
厚度3.2mm±0.3;钢化性能应符合国标:
GB9963-88或者封装后的组件抗冲击性能达到国标GB9535-88地面用硅太阳电池组件环境试验方法中规定的性能指标;一般情况下,透光率应高于90%;清洁度要求,对于钢化后没被污染的玻璃,可用无纺布片擦净玻璃表面,如已受沾污的玻璃,应用中性洗净剂或者有机溶液清洗表面。
用于封装的玻璃不得有水汽、灰尘、油迹或者其他污物,操作过程中,不得用手接触玻璃两表面。
⑵EVA
厚度0.3~0.6mm,表面平整,厚度均匀,内含交联剂,能在150℃固化温度下交联,形成稳定的胶层。
①固化条件 快速型,加热至135℃,恒温15-20min;满速型,加热至145℃,恒温30-40min
②厚度0.3-0.8mm;宽度:
1100mm,800mm,600mm等多种规格。
③太阳封装用的EVA胶膜固化后的性能要求 透光率大于90%;交联度大于65%;剥离强度(N/cm),玻璃/胶膜大于30;TPT/胶膜大于15;耐温性:
高温80℃,低温-40℃,尺寸稳定性好;具有较好的耐紫外线光老化性能。
(3)TPT
厚度0.17mm,纵向收缩率不大于1.5%,用于封装的TPT至少应有三层结构:
外层保护层PVF具有良好的抗环境侵蚀能力,中间层为聚酯薄膜具有良好的绝缘性能,内层PVF需经表面处理和EVA具有良好的粘结性能。
封装用Tedlar必须保持清洁,不得沾污或者受潮,特别是内层不得用手指直接接触,以免影响EVA的粘结强度。
(4)接线盒
接线盒应由ABS或PPO工程塑料注塑制成,并加由防老化和抗紫外线外辐射剂,能确保组件在室外使用25年以上不出现老化破裂现象。
接线柱应由外镀镍层的高导电解铜制成,能确保电气导通及电气连接的可靠。
接线盒应用硅橡胶粘结在TPT表面,并用螺钉固定在铝边框上,具有水密封性能。
(5)互联条
互联条由高导电解铜制成并覆盖有一层均匀光亮的铅锡焊剂,用于串联的互联条规格为1.6mm×0.1mm,汇流条规格为5mm×0.15mm.
(6)铝合金边框
边框应采用LD31硬质铝合金制成,表面氧化层厚度大于10μm。
用于封装的边框应无变形,表面无划伤。
(7)其他零件
用于固定铝边框,接线盒的自攻螺钉,表面均应镀锌或者镀铬保护,特殊情况下,应采用不锈钢螺钉。
二太阳电池封装生产线工艺流程示意图
工艺卡片
电
池
分
选
目的
设备
材料
工具,仪器
电池片分选是将性能相
近的单体电池组合成
组件,最大限度地降低
串联损失,因为太阳电
池串联后,总电流和最
小电池片产生的电流
一致,通常一个低功率
的电池将使整个组件的
输出功率降低。
XJCM-半自动单片
太阳电池测试仪
电池片
软件,电脑
操作步骤注意事项
1.夹具调整:
本机为气动夹具,根据电池片
大小调整测试探针排的位置,同时用永磁
条固定电池片定位挡片,以确保每次电池
放置位置相同。
2测量:
插上电源线,接好压缩空气气源
(压力在5-8个大气压),在关机状态
连好测试台与计算机通信电缆,打开电
源开关,即可测试,闪光之后,测试结
果即显示在计算机上,这样即可获得待
测电池的特性
①保持环境洁净,减少灰尘,灰尘会对设备光学系统产生影响,影响测量的准确度。
②定期用已经校准的标准电池或自己选定的已测电池(封装过的电池)重新校准。
②气动元件有一定震动,可能对其它部件产生影响,使用时气动滑块速度不可以太快,以免震动太大影响正常使用,滑块速度可通过气动元件上的进气和排气调节阀调节。
划
片
目的
设备
材料
工具,仪器
太阳电池每片工作电
压0.4-0.45V左右(开路
电压约0.5V),将一片切
成两片后,每片电压不变;太阳电池的功率与电池板
的面积成正比,根据组件
所需电压、功率,可以计
算出所需电池片的面积及
电池片片数。
由于单体电
池(未切割前)尺寸一定
(有几种标准),面积通常
不能满足组件需要,因此,
在焊接前,一般有激光切
片这套工序。
激光划片机
电池片
软件,电脑
注意事项
①切片时,切痕深度一般要控制
在电池片厚度的1/2~2/3,则主要通过
调节激光划片机的工作电流来控制。
如
果工作电流太大,功率输出大,激光束
强,可以将电池片直接划断,容易造成
电池正负极短路。
反之,当工作电流太小
划痕深度不够,在沿着划痕用手将电池片掰断时,容易将电池片弄碎。
②②激光划片机激光束行进路线是通
过计算机设置XY坐标来确定的,设置坐
标时,一个小数点和坐标轴的误差会使
激光路线完全改变,因此,在电池片切
割前,先用小工作电流(使激光能被看
清光斑即可)让激光束沿设定的路线走
一遍,确认路线正确后,再调大电流进行切片。
③在切割不同电池片时,如果两次厚度
差别较大,调整工作电流的同时,注
意调整焦距。
④切割电池片时,应打开真空泵,
使电池片紧贴工作板,否则切割不均匀。
操作步骤
先打开激光切割机及与之相配的计算机,将要切割的太阳电池片放在切割台上,并摆好位置,打开计算机中的切割程序,根据设计路线输入xy轴方向的行进距离(坐标改变的数值,如果第一步是沿X轴正方向前进150mm,就在第一步中选择X轴,输入150mm),预览确定路线后,调节电流进行切割。
电
池
片
焊
接
目的
设备
材料
工具,仪器
完成电池与焊带之间的负极连接,并能保证良好的焊点接触。
电池片焊接工作台
电池片
焊带
镊子
表面皿
电烙铁:
50W
手套
操作步骤注意事项
1打开焊接台电源开关,预热至50℃以上.
2开始焊接,要求:
(1)有铅焊接温度350---380℃,无铅焊接温度400---420℃,必须恒温焊接
(2)每条焊带上不能少于2个焊点。
(3)焊带偏离主栅线不能大于1mm.
(4)焊点之间拉力应大于200克。
3放入表面皿内待下工序使用。
4凡不合格的应重焊或补焊。
①焊接平直,牢固,用手沿45°左右方向轻提焊带条不脱落。
②焊接条要均匀的焊在主栅线内。
③单片完整,无碎裂电现象。
玻
璃
清
洗
目的
设备
材料
工具,仪器
清洗掉玻璃表面的污垢,为敷设EVA作准备。
玻璃清洗机
钢化玻璃
清洗粉
水
操作步骤注意事项
1.准备工作
1)清洗液的配制,水箱加满水,加热约15分钟后加入500ml清洗粉。
用泵搅拌5分钟即可使用。
2)保持玻璃输出端的转轴面干净。
用纱布酒精擦洗。
3)检查机器上的安全手闸。
4)检查转轴面有无异物。
5)检查水箱水面。
机器工作40个小时要更换清洗液。
2.操作:
3打开所有的启动开关,泵,刷,干燥机工作,把玻璃放在输入端的磙子上,放时玻璃斜一些。
EVA
TPT
裁
剪
目的
设备
材料
工具,仪器
裁剪不同尺寸的EVA,TPT,为下一步铺设做准备。
EVA/TPT裁剪台
EVA
TPT
剪刀
操作步骤注意事项
1将EVA,TPT材料放到裁剪台的相应位置;
2根据已定好的玻璃尺寸来切割材料。
EVA长度分别比玻璃大2.5mm.每块用量2张。
背板长度分别比玻璃大2.5mm,每块用量1块。
纤维板长度分别比玻璃小2.5mm,每块用量1块。
3将裁剪好的材料拿到铺设台,为铺设做准备
层
压
目的
设备
材料
工具,仪器
(1)排除电池板内各种材料之间的空气,抽成真空。
(2)利用EVA的热烁性,完成各材料之间的粘结。
层压机
SPILAMINATOR240,
纤维
低铁玻璃
EVA薄膜
连接好的电池片
背板
玻璃纤维
隔板(2张),
绝热手套
操作步骤注意事项
1打开层压机,升温,待达到设定温度后,开盖,
铺好一层纤维隔板,放入铺好的电池(玻璃--EVA
—电池--EVA—TPT),玻璃面向下,然后再在上面
盖上一层纤维板,进行层压操作
2按照层压机SPILAMINATOR240的说明书操作。
3待层压操作完成后,层压机上盖自动开启,取出
电池板。
4如板面有气泡,应检查原因,并送入机内再进行
一次层压。
①层压机合盖时压力巨大,切记下腔边框不得放异物,以防意外伤害;
②开盖前,必须检查下室充气是否完成,否则不能开盖;
③层压机若长时间没用,开机后应空机运转几个循环,以便将吸附在腔体内的残余气体及水蒸气抽尽
组
件
测
试
目的设备材料工具,仪器
电池出厂前,
产品性能检验,
分级。
XJCM-8A+太阳电池组件测试仪(包括电脑)
电池组件
鳄鱼夹
引线
操作步骤注意事项
2.夹具调整:
本机测试夹具为鳄鱼夹,红正
3.黑负,对应太阳电池组件正负极夹好,注
4.意应确保每次电池放置位置相同。
5.插上电源线,在关机状态连好测试台与计
6.算机通信电缆,打开测试台和电脑的电源
7.开关,然后打开软件程序,即可测试,闪
8.光之后,测试结果即显示在计算机上,这
9.样即可获得待测电池的特性。
1保持环境洁净,减少灰尘,灰尘会对设备光学系统产生影响,影响测量的准确度。
2定期用已经校准的标准电池或自己选定的已测电池(封装过的电池)重新校准
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- 太阳能电池 组件 生产 封装 工艺
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