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文檔簡(jiǎn)介
1、河南工程學(xué)院光伏材料設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)報(bào)告書太陽能光伏電池的設(shè)計(jì)與制作2016 -2017學(xué)年 其次學(xué)期學(xué) 院: 趙博 同學(xué)姓名: 理學(xué)院 學(xué) 號(hào): 201411004215 同學(xué)班級(jí): 應(yīng)用物理1442 指導(dǎo)老師: 牛金鐘 趙瑞鋒 日 期: 2017 年 6 月14日摘要:太陽能光伏電池的設(shè)計(jì)與制造是我們本專業(yè)的最主要內(nèi)容之一,本次實(shí)訓(xùn)的目的是讓我們更加深刻了解太陽能光伏電池的發(fā)電原理,了解太陽能電池組件的生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝,了解太陽能光伏電池的應(yīng)用,并且制作一件太陽能光伏電池板。本文主要講的是本次的太陽能光伏太陽能電池制作過程,包括選擇制作材料,電池板的設(shè)計(jì),焊接太陽能電池片,組裝太陽能電池,以
2、及對(duì)電池組件進(jìn)行測(cè)試。關(guān)鍵詞:電池組件 設(shè)計(jì) 組裝 測(cè)試歡迎下載名目一、簡(jiǎn)介 1二、材料及其性質(zhì) 11.黏結(jié)劑 12.玻璃-上蓋板材料 13.背面材料 14.邊框 15.接線盒 26.硅膠 27.電池片 2三、設(shè)計(jì)原理及組裝 21.設(shè)計(jì)原理 22.太陽能電池組件設(shè)計(jì) 33.電池組件的制作3歡迎下載一、簡(jiǎn)介太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”,是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。通常接受硅半導(dǎo)體二、材料及其性質(zhì)真空層壓封裝太陽能電池,主要使用的材料有黏結(jié)劑、玻璃、復(fù)合模、連接條、鋁框等。合理地選用封裝材料和實(shí)行正確的封
3、裝工藝能保證太陽能電池的高效利用并延長(zhǎng)使用壽命。優(yōu)良的太陽能電池組件,除了要求太陽能電池本身效率高外,優(yōu)良的封裝材料和合理的封裝工藝也是不行缺少的。1.黏結(jié)劑黏結(jié)劑是固定和保證電池與上、下蓋板密合的關(guān)鍵材料,要求可見光范圍內(nèi)具有高透光性,抗紫外線老化;具有肯定彈性,可緩沖不同材料見的熱脹冷縮;具有良好的電絕緣性能和化學(xué)穩(wěn)定性,不產(chǎn)生有害電池的氣體和液體;具有優(yōu)良的氣密性,適用于自動(dòng)化的組件封裝。本次實(shí)訓(xùn)中接受的是EVA膜。2.玻璃-上蓋板材料玻璃是掩蓋在電池板正面的上蓋板材料,構(gòu)成組件最外層,既要求透光高,又要牢固,耐風(fēng)霜雨雪,經(jīng)受沙礫冰雹沖擊,起到長(zhǎng)期愛護(hù)電池作用。一般玻璃體內(nèi)含鐵量過高及玻
4、璃表面的光反射過大是降低太陽能利用率的主要緣由。目前在商業(yè)化生產(chǎn)中標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池組件的上蓋板材料通常接受低鐵鋼化玻璃,其特點(diǎn)是:透光率高、抗沖擊力量強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)。 厚度一般為3.2mm,透光率達(dá)90%以上,對(duì)于波長(zhǎng)大于1200nm的紅外線有較高的反射率,同時(shí)能耐太陽紫外線的輻射。3.背面材料組件底板對(duì)電池既有愛護(hù)作用又有支撐作用。對(duì)底板的一般要求為:具有良好的耐氣候性能,能隔絕從背面進(jìn)來的潮氣和其他有害氣體:在層壓溫度下不起任何變化:與黏結(jié)材料結(jié)合堅(jiān)固。一般所用的底板材料為玻璃、鋁合金、有機(jī)玻璃以及PVF復(fù)合膜等。目前生產(chǎn)上較多應(yīng)用的是PVF復(fù)合膜。4.邊框平板式組件應(yīng)有邊框,以愛護(hù)組件和便
5、于組件與方陣支架的連接固定。邊框與結(jié)劑構(gòu)成組件邊緣的密封。邊框材料主要有不銹鋼、鋁合金、橡膠及塑料等。由于鋁合金密度低,強(qiáng)度比較高,接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼,具有很好的抗腐蝕性,因此常用鋁合金做太陽能電池邊框材料。5.接線盒愛護(hù)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng),起到電流中轉(zhuǎn)站的作用6.硅膠密封作用,用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處。7.電池片太陽能電池片分為晶硅類和非晶硅類,晶硅類又分為單晶硅和多晶硅,本次課程設(shè)計(jì)接受的是125*125的單晶硅太陽能電池片。單晶硅的優(yōu)點(diǎn)有:高效率,低衰減,牢靠性強(qiáng);先進(jìn)的集中技術(shù),保證了片間片內(nèi)的良好均勻性,降低了電池片之間的匹配損失;運(yùn)用先進(jìn)的管式PECVD成膜技術(shù),使得掩
6、蓋在電池表面的深藍(lán)色氮化硅減反射膜致密、均勻、美觀;應(yīng)用高品質(zhì)的金屬漿料制作電極和背場(chǎng)。確保了電極良好的導(dǎo)電性、可焊性以及背場(chǎng)的平整性;高精度的絲網(wǎng)印刷圖形,使得電池片易于自動(dòng)焊接。三、設(shè)計(jì)原理及組裝1.設(shè)計(jì)原理太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,它利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件,這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”,因此,太陽能電池又稱為“光伏電池”。只要被光照到,瞬間就可輸出電壓及電流,在物理學(xué)上稱為太陽能光伏,簡(jiǎn)稱光伏。最簡(jiǎn)潔的太陽能電池是由p-n結(jié)構(gòu)成的,當(dāng)太陽光照射PN結(jié)時(shí),在半導(dǎo)體內(nèi)的電子由于獲得了光能而釋放電子,
7、相應(yīng)地便產(chǎn)生了電子-空穴對(duì),并在勢(shì)壘電場(chǎng)的作用下,電子被驅(qū)向N型區(qū),空穴被驅(qū)向P型區(qū),從而使N區(qū)有過剩的電子,P區(qū)有過剩的空穴;于是就在PN結(jié)的四周形成了與勢(shì)壘電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)。光生電場(chǎng)的一部分抵消勢(shì)壘電場(chǎng),其余部分使P型區(qū)帶正電、N型區(qū)帶負(fù)電;于是就使得N區(qū)與P區(qū)之間的薄層產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),即“光生伏打”電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)接通外電路時(shí),便有電能輸出。圖一2.太陽能電池組件設(shè)計(jì)(1)單體電池的連接方式太陽能電池實(shí)際使用時(shí)要按負(fù)載要求,將若干單體電池按電性能分類進(jìn)行串并聯(lián),經(jīng)封裝后組成可以獨(dú)立作為電源使用的最小單元,這個(gè)獨(dú)立的最小單元稱為太陽能電池組件。若干太陽能電池組件串并聯(lián)構(gòu)成太陽能電池方陣,以滿
8、足不同的用電需求。假如每個(gè)單體電池的性能是全都的,多個(gè)單體電池串聯(lián),可以在不轉(zhuǎn)變輸出電流的狀況下,使輸出電壓成比例增加;并聯(lián)方式,則可以在不轉(zhuǎn)變輸出電壓的狀況下,使輸出電流成比例增加;而串、并聯(lián)混合連接,則即可增加組件的輸出電壓,又可增加組建的輸出電流。(2)太陽能電池組件的版型設(shè)計(jì)在生產(chǎn)電池組件之前,要對(duì)電池組件的外形尺寸、輸出功率以及電池片的排列布局進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)過程中既要了解電池片的性能參數(shù),還要了解電池組件的生產(chǎn)工藝過程和用戶的使用需求,做到電池組件尺寸合理,電池片排布緊湊美觀,而本次實(shí)踐中,學(xué)校供應(yīng)的鋼化玻璃板為54mm*44mm,因此我所設(shè)計(jì)的電池組件大小為3片*9片。3.電池組件
9、的制作(1)電池片的焊接要組成電池組件,首先就要焊接電池片,用電焊機(jī)把焊條在助焊液的掛念下焊接在電池片的背面上,這是格外不簡(jiǎn)潔的,電池片格外脆,焊接過程中一不當(dāng)心就會(huì)把電池片弄碎,然后把9個(gè)電池片串聯(lián),電池片的正面為負(fù)極,背面為正極,串聯(lián)時(shí),正極接負(fù)極,不能接反了。焊接3排,最終把三排并聯(lián)焊接, 接出兩個(gè)頭。(2)中間測(cè)試焊接完成后要對(duì)電池片進(jìn)行燈光照射,測(cè)量電壓和電流,觀看電流和電壓是否按比例增加,是否符合設(shè)計(jì)要求,符合要求后進(jìn)行下一步。(3)鋪膜和層壓鋪膜是將焊接完成后經(jīng)過檢測(cè)合格后的組件串與玻璃切割好的EVA膜、復(fù)合膜依據(jù)肯定層次鋪設(shè)。玻璃在下,先鋪一層EVA膜,然后放電池片,再鋪一層E
10、VA膜,最終鋪復(fù)合膜。鋪膜時(shí),保證貼膜和玻璃的潔凈,保證電池串與玻璃等材料的相對(duì)位置,調(diào)整好電池串間的距離和電池串與玻璃邊緣的距離,為層壓打好基礎(chǔ)。圖二覆膜完成后,通過鏡子檢查一下,觀看太陽能板里是否有雜物,是否鋪設(shè)好,一切都好后預(yù)備層壓。當(dāng)層壓機(jī)調(diào)整后,達(dá)到層壓條件后,把太陽能板放入層壓機(jī)內(nèi)進(jìn)行層壓,等待層壓結(jié)束。層壓過程中有關(guān)問題及留意事項(xiàng):太陽電池層壓工藝中,消退EVA中的氣泡是封裝成敗的關(guān)鍵,層疊時(shí)進(jìn)入的空氣與EVA交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣是形成氣泡的主要緣由。當(dāng)層壓的組件中消滅氣泡,說明工作溫度過低或抽氣時(shí)間太短應(yīng)當(dāng)重新設(shè)置工作溫度和抽氣、層壓時(shí)間。(4)裝框裝框前要對(duì)電池板修邊,層壓時(shí)EVA溶化后由于壓力而向外延長(zhǎng)固化形成毛邊,所以層壓完畢應(yīng)將其切除。裝框時(shí),先把邊框和玻璃組件的縫隙用硅膠填充,把裝框機(jī)調(diào)試好后,把鋁合金邊框和玻璃組件放入裝框機(jī)內(nèi),開頭裝框。(5)粘接接線盒在組件背面引線處粘接一個(gè)盒子,用來把電池與其他設(shè)備或電池進(jìn)行連接。(6)組件測(cè)試測(cè)試的目的是對(duì)電池的輸出功率進(jìn)行標(biāo)定,測(cè)試其輸出特性,確定組件的質(zhì)量等級(jí)。我所設(shè)計(jì)的太陽能電池組件測(cè)試結(jié)果如下:圖三 實(shí)物圖如下:實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)評(píng)分表序號(hào)考核項(xiàng)目考核內(nèi)容及要求配分評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
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