光伏发电

光伏组件是光伏发电厂最重要的设备，光伏组件主要由太阳能电池片、铝合金边框、玻璃、EVA及PVB胶膜、密封胶、光伏光伏组件背板、接线盒等组成，这些材料和部件对太阳能电池光伏组件的质量、性能和使用寿命影响都很大，直接关系到整个光伏发电系统的质量、发电效率、发电量、使用寿命、收益率等。因此了解光伏组件的各种原材料和部件的技术特性，熟悉光伏组件的制造工艺技术和生产流程至关重要。

电池片

以下PPT图片文档主要介绍单玻光伏组件、双玻光伏组件、单晶光伏组件、多晶光伏组件、P型光伏组件、N型光伏组件、光伏组件PID效应、太阳能电池技术工艺、光伏组件背板、光伏组件EVA胶模、光伏组件测试等光伏组件技术和工艺。

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以下为光伏组件介绍文字版部分内容

硅棒

单玻光伏组件和双玻光伏组件介绍：

1、单玻光伏组件即光伏组件正面是玻璃，背面采用塑料光伏组件背板。

2、双玻光伏组件即光伏组件正面和背面都采用玻璃，双玻光伏组件防水效果好，能有效地减少一部分光伏组件效率衰减，但是造价相对较高。现在市场主流基本都是采用双玻光伏组件比较多。

单晶光伏组件和多晶光伏组件介绍

1、多晶硅是从石英砂中提炼出来的高纯度硅的一种晶体。多晶硅光伏组件年量产的参考转换率为17.0%-18.6%。多晶硅光伏组件价格较低，年之前属于主流产品市场占比70%以上。

2、单晶硅是用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。单晶硅光伏组件年量产的参考转换率21.5%-22.5%。单晶硅光伏组件价格较高，年之后属于主流产品现在占比97%以上。

3、单晶硅光伏组件和多晶硅光伏组件外观区分方法：单晶硅太阳能电池片和多晶硅太阳能电池片生产工艺不同，外观有一些区别。从外观上看，单晶硅太阳能电池片四个角呈圆弧缺角状，表面没有花纹；多晶硅太阳能电池片四个角为方角，表面有类似冰花一样的花纹。单晶硅太阳能电池片减反射膜绒面表面颜色一般呈现为黑蓝色，多晶硅太阳能电池片减反射膜绒面表面颜色一般呈现为蓝色。

P型光伏组件介绍：

P型硅片是在电池片掺杂工序过程中渗入3价元素硼的硅片，P型太阳能电池片技术主要有以下两种：

1、bsf技术即铝背场太阳能电池技术，铝背场钝化技术，转化效率低于20%，年时候为光伏行业主流太阳能电池技术占据90%市场，由于转换率低，现在基本淘汰。

2、PERC技术即发射极钝化和背面接触技术。转化效率23%左右，现在主流技术，市场占有率最高，基本大多数P型光伏组件都是采用PERC技术，实际转换率21%以上。年PERC太阳能电池在全球市场中的占比已经超过85%，且目前以双面PERC为主。

N型光伏组件介绍：

N型硅片是在电池片掺杂工序过程中渗入5价元素磷的硅片。N型太阳能电池片技术主要有以下四种：

1、IBC全背电极接触太阳能电池技术，IBC太阳能电池转换效率逐年稳步提升，太阳能电池量产平均转换效率24.5%，理论转换效率上限是26.2%。

2、HJT异质结太阳能电池技术，本征薄膜异质结太阳能电池技术，异质结太阳能电池有HJT和HIT两种，太阳能电池量产平均转换效率为24.73%，理论转换效率上限是27.5%。

3、TNC钝化接触太阳能电池技术，目前TNC太阳能电池量产转换效率已超25.1%

4、TOPCon氧化层钝化接触太阳能电池技术，量产最高效率超过25%，理论转换效率上限是28.7%。

光伏组件工艺分类

1、半片结构工艺：将一片电池片切割成两片再组合装配成光伏组件。

2、叠瓦结构工艺：将一片电池片切割成五至六片长条小片，再用导电胶将多个小电池片边缘重叠组装成光伏组件。

3、柔性组件工艺：柔性组件也叫轻质组件，组件可以折弯起来，特别适合曲面屋顶等安装，一种方案是采用叠瓦组件工艺基础上取消玻璃方案，另外一种方案是采用薄膜电池来做柔性组件。

4、双玻光伏透光组件：采取双玻工艺，同时电池片之间预留更宽的距离给予采光。

P型电池和N型电池转换率对比

1、P型电池年一般转换率约21.5%。

2、N型电池年一般转换率约22.5%。

对比转换率N型明显占优势

P型和N型组件谁更有发展前景

1、N型TOPCon电池的理论极限效率28.7%，市场量产N型组件转换率22.5%左右，后续技术还有较大的提升空间。

2、P型PERC电池的理论极限效率24.5%，现在量产P型组件转换率21.5%左右，技术发展空间已经接近瓶颈，后续技术提升空间已经很小了。

3、根据各电池片厂家最新投资技术动向，P型基本只专攻PERC技术为主，而N型有四五种电池片技术在推进中。虽然现在N型组件产量低价格高，但是长期来看，N型占有率会有超过P型组件。

光伏组件PID介绍

光伏组件PID效应就是一种光伏组件衰减，又称电势诱导衰减，太阳能电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移，而造成光伏组件性能衰减的现象。简单地说就是光伏组件漏电。如果没有光伏组件防衰减措施，使用一至两年后，质量差的光伏组件衰减率可达到50%以上。目前对光伏组件发生PID效应的真正原因说法不一，比较典型的解释如下：

1、玻璃中的钠离子、钙离子在长期电压的影响下出现离子迁移而导致光伏组件漏电

2、潮湿、高温的环境容易产生水蒸气，水蒸气通过封边硅胶或光伏组件背板进入光伏组件内，EVA在遇到水后发生反应，生成可自由移动的醋酸。

如何抑制PID效应的发生：

1、从光伏组件侧考虑：采用非Na、Ca玻璃提高玻璃的体电阻，阻断漏电流通路的形成；不采用EVA的封装材料；采用性能好的光伏组件背板和密封胶减少水蒸气进入EVA出现的移动醋酸现象。

2、从光伏逆变器侧考虑：采用光伏逆变器负极接地防PID方案。将光伏组件或光伏逆变器负极通过电阻或保险丝直接接地，是太阳能电池片负极对大地的电压和边框对大地的电压相等，消除负偏差，这样理论上太阳能电池片就不会对边框输送电流。一般的光伏逆变器厂家采用的都是虚拟接地方案防PID，这样可以降低人员触电风险。

太阳能电池技术工艺介绍

以下主要以N型电池片主流的TOPCon技术工艺介绍具体工序

1.检验工序

检验硅片原料是否有破损和开裂等现象。

2.制绒酸洗

采用碱性或酸性溶液在硅片上腐蚀出凹凸不平的表面，使光可以在太阳能电池片表面多次折射。硅片切割后其边缘有损伤，硅的晶格结构被破坏、表面复合严重，清洗制绒主要目的在于去除表面损伤并形成表面金字塔陷光结构、增加光线吸收。

3.硼扩散工序

扩散工序为核心工序，主要作用是制备PN结（生成P-N结），P-N结是光伏电池的“心脏”。由于硼在硅中的固溶度低，因此需要高温和更长的时间进行扩散。同时，扩散源的选择对生产过程也会有影响，氯化物腐蚀性较强，溴化物黏性大，清洗过程繁琐、增加运维费用。硼扩散通常在较高的温度下完成，一般超出℃，硼扩散的循环时间为min。

4.掺杂工序（SE激光掺杂）

掺杂工序为核心工序，SE激光掺杂是一种利用激光辐射来改变材料性质的技术。它是一种非常有效的方法，可以在材料表面或体内引入掺杂原子，形成重掺杂区，提高光电转换效率。PERC（P型电池）SE工序中是掺硼，而TOPCON（N型电池）SE工序中是掺磷。

5.刻蚀工序

刻蚀的主要作用为去除BSG和背结。扩散过程会在硅片表面及周边均形成扩散层，周边扩散层容易形成短路，表面扩散层影响后续钝化，因此需要去除。目前刻蚀主要采用湿法，先在链式设备中去除背面与周边扩散层，之后处理正面。

6.制备隧穿氧化层与多晶硅层

背面沉积1-2nm隧穿氧化层，之后沉积60-nm多晶硅层形成钝化结构。

7.制备背面减反射膜

在电池背面制备减反射钝化膜层增加对光的吸收，同时，在SiNx薄膜形成过程中产生的氢原子对硅片具有钝化作用。

8.正面镀氧化铝

在硅片正面沉积一层氧化铝膜层，与其他膜层共同形成正面钝化作用。

9.制备正面减反射膜

正面减反膜与背面作用基本相同，此外，正面沉积的氧化铝薄膜非常薄，容易在后续电池组件的制作中被破坏，正面SiNx对氧化铝也具有保护作用。

10.激光开槽

电池片激光开槽能够将背面钝化膜打穿但不会对硅片造成明显的损伤，使整个硅片基体明显暴露出来，并且平整光滑，无明显的激光脉冲腐蚀痕迹，从而提供电池片发电转换效率。

11.丝网印刷

采用激光转印技术，丝网印刷制备前后电极。

12.烧结

干燥硅片上浆料，燃烧掉浆料中的有机树脂粘合剂。

13.测试分选

测试分选工序，根据测试出的功率及外观质量奖太阳能电池片分成A+、A、B、C、D五个等级。

光伏组件背板介绍

光伏组件背板一般为三层结构，加工工艺采用三层共挤：外层为保护层，具有良好的抗环境侵蚀能力；中间层需要有良好的绝缘性能；内层和EVA有良好的粘结性能，常用的光伏组件背板材料有TPT、KPK、FPF、TEP、KPE、AAA、PET等。目前市场所用光伏组件背板材料分为含氟光伏组件背板与不含氟光伏组件背板两大类.含氟光伏组件背板具有较好的耐候性、耐热性和耐腐蚀性,但是含氟光伏组件背板材料通常价格较高.目前使用较广泛的TPT光伏组件背板材料就是含氟光伏组件背板的典型代表。

1、双面含氟光伏组件背板性能最好：TPT、KPK

2、单面含氟光伏组件背板性能一般：TPE、KPE

3、含氟涂层光伏组件背板性能一般：FPF、FPE，也有厂家把F改为T的叫法，理由是他们自己认为他们含氟涂层光伏组件背板的质量可以和含氟光伏组件背板媲美。

4、不含氟光伏组件背板性能相对略差：AAA采用PA+PA+PA结构和PET采用PET+PET+PO结构。

5、一般双面含氟光伏组件背板耐候性最好，单面含氟光伏组件背板一面为EVA材料，与EVA粘结性能较好且价格较低。含氟光伏组件背板的缺陷为氟碳化合物无法降解，光伏组件到达使用期限后含氟光伏组件背板将会给环境造成污染。

6、现在市场主流的是双波光伏组件，单玻光伏组件做得比较少了，所以塑料光伏组件背板基本用得很少了。

光伏组件EVA胶模简介：

EVA全称为乙烯-醋酸乙烯共聚物，经过加热后，可以作为一种胶使用。EVA的性能主要取决于VA（乙酸乙烯酯）的含量，VA含量10%-20%时为有点硬度的塑料，VA含量超过30%时就是类似于硅胶的弹性材料，VA含量超过65%的话就成胶状的物质了。光伏组件用EVA的VA含量一般30%左右。光伏组件用EVA对于透光率要求很高，一般要求透光率不能低于90%。

1、EVA的作用：密封保护太阳能电池片；将太阳能电池片、玻璃、光伏组件背板粘结在一起。

2、EVA的使用方法：太阳能电池片上下各一片，通过层压机高温加压，冷却后和玻璃及光伏组件背板成为一体。

3、EVA缺陷：具有较强的吸水性，如光伏组件密封不严实可导致漏电，就是我们常说的光伏组件衰减PID效应。

光伏组件测试项目介绍

1、EL测试就是光伏组件影射检验，主要检验光伏组件内部缺陷、隐裂、碎片、虚焊、断栅等，采用EL测试仪检验，EL测试为每块光伏组件出厂前必须做的全检测试。

2、IV测试就是光伏组件功率检验，主要检验光伏组件的发电功率，采用ClassAAA级高性能太阳能模拟器检验。IV测试为每块光伏组件出厂前必须做的全检测试。

3、电性能测试在规定的标准测试条件下对太阳能电池光伏组件的开路电压、短路电流、峰值输出功率、峰值电压、峰值电流及伏安特性曲线等进行测量。电绝缘性能测试以1KV的直流电压通过光伏组件边框与光伏组件引出线，测量绝缘电阻，绝缘电阻要求大于兆欧。以确保在应用过程中光伏组件边框无漏电现象发生。

4、热循环实验将光伏组件放臵于有自动温度控制、内部空气循环的气候室内，使光伏组件在-40～85℃之间循环规定次数，并在极端温度下保持规定时间，监测实验过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减率、绝缘电阻等，以确定光伏组件由于温度重复变化引起的热应变能力。

5、湿热-湿冷实验将光伏组件放臵于有自动温度控制、内部空气循环的气候室内，使光伏组件在一定温度和湿度条件下往复循环，保持一定恢复时间，监测实验过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减率、绝缘电阻等，以确定光伏组件承受高温高湿和低温低湿的能力。

6、机械载荷实验在光伏组件表面逐渐加载，监测实验过程中可能产生的短路和断路、外观缺陷、电性能衰减率、绝缘电阻等，以确定光伏组件承受风雪、冰雹等静态载荷的能力。

7、冰雹实验以钢球代替冰雹从不同角度以一定动量撞击光伏组件，检测光伏组件产生的外观缺陷、电性能衰减率，以确定光伏组件抗冰雹撞击的能力。

8、老化实验用于检测太阳能电池光伏组件暴露在高湿和高紫外线辐照场地时具有有效抗衰减能力，将光伏组件样品放在65℃、光谱约6.5的紫外太阳下辐照，最后检测其光电特性，看其下降损失。

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