太阳能组件生产流程.docx

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太阳能组件生产流程

摘要

目前全球大部分能耗来自于化石能源（煤炭、石油和天然气），其他来自于新能源。

世界能源委员会预测，按照资源探明储量和目前的需求进度，化石能源将走向枯竭，新能源特别是太阳能光伏能源，因其具有充分的清洁型、绝对的安全性、相对的充足性、长寿命和易于维护等其他常规能源所不具备的优点，被认为是21世纪最重要的新能源，光伏发电对解决人类能源危机和环境问题具有重要的意义。

太阳能是取之不尽，用之不竭的可再生能源；近10年来，太阳能的开发利用发展迅猛，不仅光伏发电量增加了约90倍，各项技术也越来越成熟。

特别是随着光伏电池应用前所未有的推广，光伏电站，光伏建筑一体化在欧美洲得到了普遍应用和认可。

伴随“金太阳工程”和“太阳能屋顶计划”的逐步实施，我国的太阳能发电迎来了一次难得的发展机遇。

本课题主要介绍太阳能光伏组件制造工艺流程。

本课题比较全面的从理论入手，分析了太阳能电池发电系统的组成及各部分的工作原理，并且重点介绍了发电系统的核心部件〔太阳能电池组件〕的生产工艺，全方位的分析了组件的生产流程，及其生产过程中的工艺要求;本工艺流程简单可靠、无污染、安全性高、方便使用。

关键词：

新能源，太阳能，太阳能电池组件，设备，认证

1绪论

太阳能属于可再生清洁型能源,他利用太阳辐射能,通过光热、光电和光化学的转换所得到的能源。

它是一次性能源并且蕴含丰富，且免费使用无需运输，是对环境无污染的理想能源。

它凭借着这些优势稳步发展，太阳能电池及组件产量逐年稳步增加，经过多年的努力，光伏企业发展迅速，作为21世纪最有潜力的能源，太阳能产业发展潜力巨大，同时作为新兴的朝阳行业，再加上国家良好的政策环境、行业本身的特性，使太阳能光伏产业具有较高的投资价值和发展潜力。

2概述

太阳能发电系统主要包括：

太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户〔即照明负载〕等组成。

其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统；控制器和逆变器为控制保护系统；负载为系统终端。

图太阳能电池系统发电原理

太阳能电池组件是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电装置。

多个组件经串联和并联可组成发电方阵，提供较大的电功率。

太阳能电池组件具有单个组件功率大，可靠性高的特点，可单只或组成阵列使用。

组件是由高转换效率的单片太阳电池、抗老化EVA胶膜、高透光率低铁钢化玻璃和由氟塑料、涤纶复合而成的Tedlar（TPT）背膜组成。

这些元件在真空下加热层压成为一个整体，最后经安装阳极化防腐铝合金边框和接线盒，成为组件成品。

具有效率高、寿命长、安装方便、抗风、抗冰雹能力等特性。

太阳能光伏组件生产流程图：

电池检测——正面焊接——检验——反面串接——检验——敷设〔玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设〕——层压——去毛边〔去边、清洗〕——装边框〔涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶〕——焊接接线盒——高压测试——组件测试——外观检验——包装入库。

3生产加工工艺

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。

图电池片测试

3.1.1电池测试步骤

〔1〕确认电池片测试仪连接线连接牢固，压缩空气压力正常。

〔2〕打开操作面板“电源”开关，按下“量程”按钮。

〔3〕调节嵌位电压，打开气阀。

〔4〕把电池面放在工作台面上，调整电池面位置，使测试仪探针与主栅线对齐，踩下脚阀测试。

〔5〕根据测得的电流值进行分档。

〔6〕每100片作为一个包装，用纸盒传递。

〔7〕作业完毕，按操作规程关闭仪器。

3.2分选

分选时应注意电池片的色差、崩边、硅落、鼓包、栅线印刷不良、针孔、缺角、隐裂和栅线缺失等不良现象；发现后如超出合格品允许范围应及时挑出隔离并做标记等待品管处理。

图电池片分选

3.3正面焊接

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。

多出的焊带在反面焊接时与后面的电池片的反面电极相连。

图单焊

3.3.1正面焊接步骤

〔1〕把初检好的电池片放在垫好的纸上，负极〔正面〕向上，检查电池片是否完整，有无色斑。

〔2〕将浸泡的互连带平铺在电池片的主栅线内〔如发现互连带上助焊剂干涸，则在与主栅线接触的那一面现涂助焊剂〕。

〔3〕互连带的拆痕对应电池片曲线，互连带的前端离电池片是2条副栅线距离。

〔4〕用左手指从前端依次均匀的按住互连带，右手拿烙铁，用烙铁头的平面平压在互连带的尾端，从尾端第3根副栅线处从右往左焊接。

〔5〕当烙铁头离开电池时〔即将结束〕，轻提烙铁头，快速拉离电池片。

3.3.2单体焊接检验

〔1〕焊带沿主栅是否平直，外表是否光滑、亮泽，如出现虚焊、脱焊、结瘤凸起、焊刺及焊珠飞溅等现象，则判为不合格。

〔2〕正面焊接防止适用助焊剂，当出现虚焊、脱焊不得不涂抹助焊剂时，如出现助焊剂印迹，则判为不合格。

〔3〕如出现裂片、崩边、崩角，超出JS-JY-02-001中检验规定，则判为不合格。

〔4〕发现隐裂，判定为不合格。

〔5〕能造成的电池外表〔含栅线〕的划伤、划痕超限，则判定为不合格。

3.4反面串接

反面焊接是将36片电池或者更多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”的反面电极〔正极〕上，这样依次将电池片片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。

图串焊

〔1〕将单焊好的电池片的互连条均匀地涂上助焊剂。

〔2〕将电池片露出互连条的一端向右，依次在模板上排列好，正极〔反面〕向上，互连条落在下一片的主栅线内。

〔3〕电池片按模板上的对正块，对齐条对应好，检查电池片之间的间距是否均匀且相等，同一间距的上、中、下口的距离相等。

〔4〕检查电池片背电极与电池正面互连条是否在同一直线，防止电池片之间互连条错位。

〔5〕焊接下一片电池时，还要顾及前面的对正位置要在一条线，防止倾斜。

〔6〕电池片对正后，用左手轻轻由左至右按平互连条,使之落在背电极内，右手拿烙铁头的平面轻压互连条,由左至右快速焊接，要求一次焊接完成。

〔7〕烙铁头假设有多余的锡要求及时的擦拭干净，电池片之间相连的互连条头部可有3mm距离不焊。

〔8〕焊接过程中，假设遇到个别尺寸稍大的片子，可将其放在尾部焊接；假设遇到频率较高，只要能保证前后间距一致无喇叭口，总长保持，即可焊接。

〔9〕虚焊、毛刺、麻面，不得在泡沫板上修复，需放到模板上修复。

〔10〕焊接时，助焊剂不可涂得太多，擦拭烦琐。

〔11〕电池片时，用无纺布沾少量酒精小面积顺着互连条轻轻擦拭。

〔12〕接好的电池串，需检查正面，将其放在泡沫板上,双手拿好电池串轻轻翻转，放平即可。

〔13〕检查完的电池串放到泡沫板上，每块泡沫只能放一串电池，要求电池串正面向上。

有以下质量问题者，判定为不合格：

〔1〕电池串直线度：

超出母线0.5mm。

〔2〕互联焊接，焊带歪斜，超出背极范围。

〔3〕背极焊接出现脱焊、虚焊、焊瘤、焊刺、焊珠飞溅等现象。

〔4〕因返工造成焊带局部弯曲，硬化凸起，高度超过0.3mm。

〔5〕作业中造成的裂片、崩边、崩角。

叠层是以钢化玻璃为载体，在乙酸乙烯脂共聚物〔EVA胶膜〕上将串接好的电池串用汇流带按照设计图纸要求进行正确连接，拼接成所需电池方阵，并覆盖乙酸乙烯脂共聚物〔EVA胶膜〕和TPT背板材料完成叠层过程。

图叠层

〔1〕将钢化玻璃抬至叠层工作台上，玻璃绒面朝上，检查钢化玻璃有无缺陷，检验项目参照《原材料检验标准》里钢化玻璃检验标准。

〔2〕将玻璃四角和叠层台上定位角标靠齐对正，用无纺布对钢化玻璃进行清洁。

〔3〕在钢化玻璃上平铺一层乙酸乙烯脂共聚物〔EVA胶膜〕，EVA胶膜绒面向上。

〔4〕在玻璃两端EVA胶膜上放好符合组件板型设计的叠层定位模板，注意和玻璃四角靠齐对正。

〔5〕将放有电池串的泡沫抬板搬至叠层的工作台上，放稳。

〔6〕检查电池串一面有无裂片、缺角、隐裂、移位、虚焊等现象，详细要求参照串接工序的质量标准执行，如果问题严重及时通知工艺员和质量员。

〔7〕清洁外表异物和残留助焊剂。

〔8〕将所测电压值填在组件的流程单上的相对位置。

〔1〕钢化玻璃、EVA、TPT、电池串朝向错误，判定为不合格；

〔2〕EVA、TPT周边均应超出玻璃约4mm，如小于3mm，则判为不合格；

〔3〕电池串正负极排放顺序错误，判定为不合格；

〔4〕电池串排列间距应控制在2±0.5mm范围内，串间距过大或过小〔间距之间相差过1mm〕或出现并片，均判定为不合格；

〔5〕电池串排列方阵其两侧距玻璃边缘应相等，否则判定为不合格；

〔6〕汇流带的焊接不在一条直线上，或出现歪扭；焊接使得电池极性错误或出现虚焊、短路等现象，则判定为不合格；

〔7〕汇流条边缘距玻璃边缘不得低于16mm；

〔8〕互连条与汇流条焊接牢固，多余部分应剪切，互连条露出汇流条边缘不得大0.5mm；

〔9〕条形码粘贴位置错误或条形码粘贴出现皱褶、歪扭等现象，判定为不合格；

〔10〕层叠件内不得有任何异物，严禁头发、蚊蝇、互连条和汇流条的剪切余料进入层叠，否则判定为不合格；

〔11〕层叠件内的电池片有位移现象或玻璃、电池片、TPT之间有歪斜现象判定为不合格；

敷设

反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〕。

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，层压温度和层压时间根据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℃。

〔1〕打开设备电源开关。

〔2〕选择按下开始运行进入工作方式选择界面，再按下参数设置进入参数设置界面，设置好参数。

〔3〕按返回状态选择返回工作，选择界面，按下手动进入手开工作界面。

〔4〕打开热油泵开关，打开加热开关。

〔5〕温度到达设定值后，打开真空泵开关。

〔6〕在手动状态下将上盖打开到位，并将B级手动运行到停止位，然后进入自开工作状态。

〔7〕在A级上有秩序的放入待压组件，然后按下A级按钮直到A级有料位。

〔8〕按下入料按钮，此时层压机自动将组件送入加热板上并自动合盖，按照设定好的工艺参数进入层压作业环节。

〔9〕此时可将A级再次放入组件等待。

〔10〕层压完毕后上盖自动打开，然后C级将组件送出，同时A级将另一炉组件送入，进行下一个层压循环。

层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，每次层压完毕后必须迅速将组件取出，待冷却后用美工刀修边，所以层压完毕应将其切除。

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。

〔1〕在铝合金外框的凹槽中嵌入硅胶，硅胶量约占凹槽的一半左右。

〔2〕把组件嵌入铝合金外框的凹槽中，组件正面朝外。

〔3〕用气动螺丝刀或气压装框台上完成铝合金外框的安装。

〔4〕用平锉刀轻锉框架的四角，到达光滑亮洁，无毛刺。

〔5〕符合要求在“工艺流程单”上做好记录。

用在组件反面引线处焊接一个盒子，以利用抹布蘸上酒精擦除附在组件玻璃、TPT背膜以及铝合金框上的多余物和污渍；在接线盒反面打上硅胶；这样是为了电池与其他设备或电池间的连接。

〔1〕用硅胶涂在接线盒四周安装处。

〔2〕在接线盒引线孔穿过组件引线，把接线盒与TPT粘接住。

〔3〕用电烙铁把组件引线焊到接线盒上的对应位置〔用镊子夹住汇流条焊接〕。

〔4〕组件可用钢丝钳将引线头部夹成重叠状，然后穿入接线盒接线孔。

〔5〕盖上盒盖。

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。

清洁

〔1〕双手搬动组件，轻放在工作台上，TPT朝上。

〔2〕用无尘布沾上酒精擦拭TPT，检查是否有漏胶的地方。

〔3〕用清洁布清理铝合金边框。

〔1〕主件在擦拭之前应存放4小时以上。

〔2〕擦拭主件时不应划伤TPT，玻璃，边框。

〔3〕擦拭后的主件整体外观干净明亮，玻璃上没有硅胶。

〔4〕TPT外表无脏物，平整。

〔1〕首先用标准板检测模拟光源，设定测试参数。

〔2〕调整测试架的宽度，以适应层压组件宽度,测试夹具为鳄鱼夹。

〔3〕将待测层压件放置在测试仪支架上。

〔4〕连接组件接线盒的引出线正负极与测试仪的正负测试夹。

〔5〕用扫描枪连续扫描层压件的序列号2次,开始测试。

〔6〕测试完毕合格的层压件，将引出线重新固定，并在组件反面敲合格印章,将层压件小心从测试架上取下,按功率等级与颜色等级分开放置在相应周转托盘上。

〔7〕按组件反面图纸要求贴铭牌。

〔8〕在流程单上准确填写层压件实测功率等级,在《已测组件流转单》上填写层压件序列号,每托盘对应一张单子。

〔1〕正确记录相关参数,正确按功率分档。

〔2〕测试曲线是否正常，实际测量功率与额定功率误差在±5%以内。

〔3〕不良类型有曲线异常、功率偏低。

〔4〕如果组件的功率偏低，则先检查二极管是否损坏。

〔1〕开机测试前应该用标准板重新校正修改测试参数。

〔2〕测量时应从测试组件引出导线测量，且电流电压的精度要到达±0.5%。

〔3〕测试的环境温度应该保持在25±1℃，组件的温度应保持在17～30℃。

〔4〕测试时人眼不可直视光源，以免高压脉冲光源伤害眼睛。

4常用设备

用于检测太阳能电池片的测量装置。

可测量I-V曲线、短路电流、开路电压、最大功率、最正确工作电压、最正确工作电流、填充因子、转换效率、串联电阻、并联电阻、电池片温度、光强度等参数。

测试仪通常由操作面板、分选部分、标准电池、电池测试软件、电极检测部分、温度检测系统、光源模拟等组成。

测试仪的光源是设备中最重要的器件，光源的等级、光谱匹配度、均匀度、稳定度是评定设备好坏的主要依据。

在太阳能电池组件生产的实际应用中，激光划片机通常分为光纤激光划片机和聚光腔划片机；相对于聚光腔激光划片机而言，光纤划片机切割效果更好，速度更快，最有特点的是光纤划片机可以切割出圆角。

激光划片机一般由激光器、电源系统、冷却系统、光学系统、聚焦系统、真空阀、控制系统、工作台、电脑等组成。

控制台上有电源控制系统、真空阀控制系统、冷却水开关以及激光源电流和频率控制系统。

工作台上有吸气孔，这些吸气孔用于在切割电池片时将待切电池片固定吸附在控制台上，以保持切割过程中足够的精确度。

图激光划片机

自动焊接设备性能评定指标有三个：

助焊剂的涂抹、焊带处理方法、焊接工艺。

焊带处理方法有三种：

一种为TT的剪断后用吸盘传送到电池片栅线上；另一种为拉取式；第三种为在焊接区剪断后直接放在电池片主栅线上。

焊接工艺主要有TT采用的红外焊接，辅助专用夹具将焊带固定在主栅线上，红外光照射整个电池片后完成焊接。

图自动焊接机

4.4EVA、背板裁剪台

裁剪台是一种能对EVA、背板进行裁剪的设备，分为半自动式和全自动式。

全自动裁剪台可以自动定义裁切、自动冲孔，可以有效降低劳动强度，提高劳动效率，降低生产成本。

全自动裁切机由磁放卷机构、变频恒张力送料机构、自动冲孔机构、赐服定长切料系统、收料系统、触摸屏微处理器控制系统等组成。

通过微处理器控制系统定义切料长度，根据背板和EVA的不同延伸率调整张力控制模式，以保证裁剪准确度。

4.5EL测试仪

EL测试仪全称是太阳电池组件电致发光测试仪，是用于监测和研究太阳电池组件生产缺陷的专用测试仪器。

EL测试仪本用于研究晶体硅电池片生产的问题，它可以有效地发现硅片扩散、钝化、网印及烧结等各个环节可能存在的问题，对于改良工艺、提高电池片的转换效率和稳定生产都有重要的作用,因而EL测试仪被认为是太阳电池生产线的“眼睛”。

EL测试仪通常包括4大部分：

①电脑系统〔内含功能有启动测试、设置测试参数、显示测试结果、校准功能〕；②相机控制系统〔内含滤光片、温度控制系统、相机镜头、照相机〕；③暗室；④顶盖控制系统。

图EL测试仪

层压机通常包括以下几大部分：

真空系统、加热系统、开合盖系统、提升系统、传动控制系统、电气与气动控制系统。

图层压机

装框机是电池组件生产中的重要设备，是目前主要的封装保护方案中应用的设备；装框机有手动、半自动以及全自动几种。

图装框机

太阳电池组件测试仪

太阳电池组件测试仪又叫电池组件终端测试仪。

组件终端测试仪是整个组件生产中最关键的测试设备之一，该设备测试数据的准确性直接影响到组件的定级和销售价格，同时也直接反映出一个公司的生产能力。

太阳电池组件测试仪是太阳电池生产的最终测试设备，有上打光、下打光或侧打光三种光学结构。

通常测试仪由组件测试箱、脉冲光源设备、电子负载设备、控制电脑〔软件〕等部分组成。

其中脉冲光源设备是最重要的部分，也是决定测试仪好坏的主要依据，通常采购该设备时主要关心以下内容：

太阳模拟器的等级、测试面积、光强在整个测试仪上的不均匀度、重复准确度以及测试的速度等。

5认证

图部分认证标志

5.2质量、环境、职业健康安全管理体系认证

质量〔ISO9000〕、环境〔ISO14000〕、职业健康安全（OHSAS18000或GB/T28000）三个体系放在一起，它们有很多共同点，均是管理认证，近年来，三个体系的审核“三合一”已成为管理认证的趋势。

产品认证是光伏组件进入市场的第一步，光伏产品主要有以下认证：

TUV认证〔德语“技术监督协会”的缩写〕、UL认证〔UL是美国保险商实验室的简写，UL安全试验所是美国最有权威的，也是世界上从事安全试验和鉴定较大的民间机构〕、CE认证〔英文为欧洲共同体〕、IEC认证〔国际电工委员会的缩写，是非政府性国际组织和联合国社会经济理事会的甲级咨询机构〕、VDE认证〔德国奥芬巴赫的VDE检测认证研究所所属的一个研究所，它是欧洲最有经验，在世界上享有很高声誉的认证机构之一〕、MCS认证〔英国微型发电产品认证计划委员会来管理补贴发放光伏税率的调整〕、3C认证〔3C认证是中国强制性产品认证制度，它是我国政府按照世贸组织有关协议和国际通行规则，为保护广阔消费者的切身利益，依照法律法规实施的一种产品合格评定制度〕、CQC认证、CGC认证。

结束语

通过六个月的顶岗实习，我对太阳能光伏发电系统有了系统的认识。

太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。

在21世纪中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。

而光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在我国西部广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用；可谓资源丰富，发展前途广阔。

但是太阳能光伏发电还存在一些有待攻克的“弱点”。

它的主要缺点有以下几个方面：

①光电转化率低，目前市场上的单晶硅的转化效率一般在14%-17%左右，最近全球第三大光伏电池模块制造商无锡尚德日前声称，采用Pluto技术己经大大提高了单晶硅的转化效率，但是也只能到达19％；②光伏发电需要很大的面积；③所需光照要求复杂，选择地日光辐射情况适当；④光伏发电成本太高,所以太阳能发电系统在未来的领域中仍需要人们不断的探索与完善。

通过这次毕业课题，我不仅把知识融会贯穿，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来新能源的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。

毕业课题是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业课题是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；通过这次毕业课题使我明白了自己原来对知识太理论化了，面对单独的课题感觉很茫然没有头绪。

自己需要学习的东西还很多。

通过这次毕业课题，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

致谢

在此，我谨向我的辅导老师王老师以及天津蓝天太阳科技的领导等表示最诚挚的谢意。

开始我的想法比较简单，只是很单调的书写组件的生产过程及工艺要求，但经过老师们的指导，我在论文里面加入了很多具体的应用知识，如相关设备的应用等。

此外我还在老师的指导下学到了做论文的具体知识，学会了怎样去接触新的事物以及查阅资料的方法；在此谢谢你们在我做课题这段时间给予我的指导和帮助。

感谢所有在我课题写作中给予过我帮助的老师、同事和同学，如插图的处理使我的论文更加的美观，自动生成目录使我的论文更加标准；是你们热心的帮助让我在论文写作过程中的一切困难迎刃而解。

参考文献

[3]斬瑞敏.太阳能电池原理与应用[M].北京：

北京大学出版社.2011

[6]狄大卫.曹昭阳.李秀文.谢鸿礼.太阳能电池工作原理、技术和系统运用[M].上海

[9]郑军光.伏组件加工实训[M].北京：

电子工艺出版社.2010