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太阳能电池组件的封装

信息来源:nooeoo.com  时间:2008-02-15  浏览次数:205

  太阳能电池组件的封装
  单体太阳能电池的输出电压、电流和功率都很小,一般来说,输出电压只有0.5V左右,输出功率只有1~2W,不能满足作为电源应用的要求。为提高输出功率,需将多个单体电池合理地连接起来,并封装成组件。在需要更大功率的场合,则需要将多个组件连接成为方阵,以向负载提供数值更大的电流、电压输出。太阳能电池的单体、组件和方阵,为保证组件在室外条件下使用20~25a以上,必须要有良好的封装,以满足使用中对防风、防尘、防湿、防腐蚀等条件的要求。研究试验表明,电池的失效,问题往往出在组件的封装上,如:由于封装材料与电池分离,使光接触变坏,因而电池效率下降;由于密封不好,造成组件进入湿气;由于连接单体电池之间的导电带焊接工艺不当,造成焊接不牢或者助焊剂变色等。所以组件封装是整个太阳能电池生产制造的重要工艺,其成本约占总成本的1/3左右。对地面用硅太阳能电池组件的一般要求为:①工作寿命长,应在20~25a以上;②有良好的封装和电绝缘性能;③有足够的机械强度,能经受运输和使用中发生的振动、冲击和热应力;④紫外辐照下的稳定性好;⑤因组合引起的效率损失小;⑥可靠性高,单体电池及互连条失效率小;⑦封装成本低。
  (一)组件单体电池的连接方式
  将单体电池连接起来主要有串联和并联两种方式,也可以同时采用这种方式而形成串、并联混合连接方式,如果每个单体电池的性能是一致的,多个单体电池的串联连接,可在不改变
  输出电流的情况下,使输出电压成比例的增加;并联连接方式,则可在不改变输出电压的情况下,使输出电流成比例的增加;而串、并联混合连接方式,则既可增加组件的输出电压,又可增加组件的输出电流。
  (二)组件的封装结构
  (三)组件的封装材料
  1上盖板 2黏结剂 3底板 4边框
  (四)组件封装的工艺流程
  不同结构的组件有不同的封装工艺。平板式硅太阳能电池组件的封装工艺流程,如图17所示。可将这一工艺流程概述为:组件的中间是通过金属导电带焊接在一起的单体电池,电池上卞两侧均为EVA膜,最上面是低铁钢化白玻璃,背面是PVF复合膜。将各层材料按顺序叠好后,放人真空层压机内进行热压封装。最上层的玻璃为低铁钢化白玻璃,透光率高,而且经紫外线长期照射也不会变色。EVA膜中加有抗紫外剂和固化剂,在热压处理过程中固化形成具有一定弹性的保护层,并保证电池与钢化玻璃紧密接触。PVF复合膜具有良好的耐光、防潮、防腐蚀性能。经层压封装后,再于四周加上密封条,装上经过阳极氧化的铝合金边框以及接线盒,即成为成品组件。最后,要对成品组件进行检验测试,测试内容主要包括开路电压、短路电流、填充因子以及最大输出功率等。
  硅片划片切割工艺概况
  1 用激光来划片切割硅片是目前最为先进的,它使用精度高、而且重复精度也高、工作稳定、速度快、操作简单、维修方便。
  2 激光最大输出≧50W(可调)、激光波长为1.064μm、
  切割厚度≦1.2mm、光源是用Nd:YAG晶体组成激光器、是单氪灯连续泵浦、声光调Q、并用计算机控制二维工作台可预先设定的图形轨迹作各种精确运动。
  ± 部件分析:
  1 操作可分为外控与内控。
  2 计算机操作系统-有专用软件设立工作台划片步骤实现划片目标。
  3 电源控制盒-供应激光电源、Q电源驱动、水冷系统的输入电源进行分配及自控,当循环水冷系统出现故障时,自动断开激光电源及Q电源驱动盒的供电。
  4 激光电源盒-点燃氪灯的自动引燃恒流电源。
  5 Q电源驱动盒-产生射频信号并施加到Q开关晶体对激光进行有无控制和Q调制。
  6 激光糸统
  氪灯将电能转化为光能,在聚光腔内反射到Nd:YAG晶体棒上,输出镜与全反镜组成光谐振腔,使光振荡放人形成激光,经反射镜与聚焦镜,到达加工工件表面。当光谐振镜片偏差或腔内各光学器件端面污染或氪灯老化,均会影响激光输出。
  7 调Q晶体
  Q电源驱动盒输出射频信号至调Q晶体,对激光进行偏转或调制,控制激光输出或关断,以提高激光的峰值功率。当调Q晶体略偏移或调Q工作电源太小,调Q效果会明显下降。
  8 水循环系统
  本机冷却用水建议使用去离子水或纯水,并应保持其纯净。本机电光转换率≤3%,极大部分电能会以热能形式由水循环冷却带走。-旦无水循环冷却会立即损坏激光器,水循环系统可提供本机水循环功能。无水或水路堵塞时,会立即输出关机保护信号给电源控制盒,切断激光电源盒供电,同时报警提示灯(红灯)亮,以警示用户,同时会有蜂呜器发山蜂鸣声,以提示用户及时补充冷却水。
  9 压缩机制冷系统
  本机采用优质变频控制压缩机制冷系统,可随时根据水循环系统中水温变化来控制压缩机自动变频工作,使水循环系统中水温能保持在一个极小范围内波动,从而保证本机能长时间稳定可靠的输出激光。一旦制冷系统出现问题,水温超出设备正常工作范围,本机报警提示灯(黄灯)亮,以警示用户及时检查。
  10 工件操作平台
  接收计算机控制信号,对工件精确移动定位,同时输出激光控制信号,确保激光对加工工件准确加工。
  11 外控操作模式
  12 开机步骤
  (1) 确认2—紧急制动旋钮处于正常状态,打开1—电源开关。此时,报警提示灯(红灯)会点亮,以提示水路未循环:面板5—电源指示灯点亮。
  ( 2) 按住3—水循环启动按钮并持续儿秒,可听到机器水循环启动声音,此时报警提示灯(红灯)会熄灭。等待5—10秒,冷却水充分循环后,6—水循环指示灯点亮。
  (3) 当6—水循环指示灯点亮后,启动4—制冷系统按钮,并等待7—制冷系统指示灯点亮。
  (4) 确认当8—激光电源充电指示灯点亮后,按下激光电源12-氪灯启动按钮。此时,可观察到14—氪灯电流显示表显示会暂时归零:此时氪灯延时5-6秒后,激光电源会自动点燃氪灯,14—氪灯电流显示表会显示此时氪灯,电流为6.9A—7.0A。
  (5) 按—F 15—声光电源启动按钮。
  (6) 启动计算机,调出划片操作程序。
  (7) 确认:工作平台X,Y轴信号线连接无误,按—F16—:工作平台启动按钮。
  (8) 当工作平台复位自检正常,适当调:13—氪灯电流调节旋钮,使氪灯电流至合适数值,即可开始工作。
  (9) 工作结束,按上述程序逆向关机。
  13 注意事项
  1、严禁无水或水循环不正常情况下,启动激光电源和调Q电源。
  2、不允许Q电源空载工作(即调Q电源输出注意事项)
  3、出现异常现象,首先关闭激光电源和电源开关再行检查。
  4、请勿在氪灯点燃前启动其它组件,以防止高压窜入!
  5、注意激光电源输出端(阳极)接线,以防止与其它电器间打火。
  6、更换氪灯后,应保证氪灯两端与电极接触良好,严禁松脱。
  7、保持机内循环冷却水干净,定期清洗水箱并更换干净去离子水或纯水。
  8、本机水循环水温设定需根据环境综合考虑,应尽量保证与环境温度温差不要太大,否则在光学器件表面会发生凝露现象,影响激光功率输出,严重时甚至会损坏光学器件!!本机工作时,激光电源与声光Q驱动器均需良好散热,故应保证工作环境通风良好。
  9、工作环境要求清洁无尘;相对湿度≤80%:温度5℃~30℃。
  10、安装设备要注意可靠接地,不遵守此项规定可能会导致触电或设备工作不正常!
  11、搬运设备前至少要在电源切断后10分钟,才可以对机器进行搬运,接地和检查等操作。
  14 常见故障及解决方法
  1.开机无任何反应
  1.1电源输入是否正常:检查电源输入并使其正常。
  1,2紧急制动开关是否按—下;松开紧急制动开关。
  1,3水循环系统是否正常,检查水路开保持通畅。
  1,4机箱内空气开关是否合上,合上空气开关。
  2.氖灯不能触发
  2,1氪灯电路连线是否正常:检查所有氪灯连接线。
  2,2制冷系统是否正常启动;检查制冷系统并使其正常。
  2.3氪灯老化;更换氪灯。
  2.4激光电源是否损失;更换激光电源。
  3.无激光输出或激光输出很弱;刻划深度不够
  3.1激光谐振腔是否变化;微调谐振腔镜片,使输出光斑最好。
  3.2光学器件表面是否凝露;调节冷却水温度并等待凝露消失(此时应关闭激光)。
  3.3光路系统是否阻塞;消除并保证光路通畅且封闭好。
  3.4氪灯是否老化;若电流调到20A左右仍感到激光强度不够,更换新灯。
  3.5冷却水温是否过高;调节温度控制器使冷却水温至适当温度;检查制冷系统氟利昂是否渗漏,检漏并充氟。
  3.6工作平面是否处于激光焦平面;调整激光焦距调节器。
  3.7声光晶体偏移或声光电源输出能量偏低;调整声光晶体位置或加大声光电源输出信号功率。
  4.工作时氪灯突然熄灭
  4.1制冷压缩机是否停机;检查制冷部分并使其正常。
  4.2电源输入是否变化;检查电源输入并使其正常。
  4.3机内温度是否过高;停机并通风散热,必要时可打开后盖门帮助散热。
  4.4激光电源是否损坏;更换激光电源。

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