太阳能电池组件精.ppt

太阳能电池组件第1页，本讲稿共38页1.组件定义组件定义2.组件特点组件特点3.组件结构组件结构4.组件制作组件制作5.组件的高效和高寿命如何保证组件的高效和高寿命如何保证6.组件设计组件设计第2页，本讲稿共38页组件定义组件定义太阳能电池片或由激光机切割开的太阳能电池片或由激光机切割开的不同规格不同规格的太阳能电池组合在一起的太阳能电池组合在一起构成。由于单片太阳能电池片的电构成。由于单片太阳能电池片的电流和电压都很小，然后我们把他们流和电压都很小，然后我们把他们先先串联获得高电压串联获得高电压，再，再并联获得高并联获得高电流电流后，通过一个后，通过一个二极管二极管然后然后输出输出一定的额定输出功率和输出电压的一定的额定输出功率和输出电压的一组光伏组件一组光伏组件，并且把他们封装在，并且把他们封装在一个不锈钢金属体壳上，安装好上一个不锈钢金属体壳上，安装好上面的玻璃、充入氮气、密封。面的玻璃、充入氮气、密封。整整体称为组件，也就是光伏组件或说体称为组件，也就是光伏组件或说是太阳能电池组件。是太阳能电池组件。第3页，本讲稿共38页组件特点组件特点（以北京新能源科技公司生产的（以北京新能源科技公司生产的PSM-80为例）为例）1.采用采用125mm62.5mm高效单晶硅太阳电池片。高效单晶硅太阳电池片。2.旁路二级管减少热斑损失。旁路二级管减少热斑损失。3.组件表面层采用高透光绒面钢化玻璃封装，有很高的光学透过率同组件表面层采用高透光绒面钢化玻璃封装，有很高的光学透过率同时减少光的反射，提高光伏组件转换效率。时减少光的反射，提高光伏组件转换效率。4.最大系统电压大于最大系统电压大于1000VDC。5.使用寿命可达使用寿命可达20年以上，衰减小于年以上，衰减小于20%。6.阳极氧化铝边框：机械强度高，具有良好的抗风性和防雹性，可在阳极氧化铝边框：机械强度高，具有良好的抗风性和防雹性，可在各种复杂恶劣的气候条件下使用，便于安装。各种复杂恶劣的气候条件下使用，便于安装。7.结构特性：单晶硅太阳电池串并联，采用高强度低铁钢化玻璃，高结构特性：单晶硅太阳电池串并联，采用高强度低铁钢化玻璃，高性能抗老化性能抗老化EVA、耐候性优良的、耐候性优良的TPT复合膜层压而成，透光率和机械复合膜层压而成，透光率和机械强度高。强度高。8.直流接线盒：采用密封防水、高可靠性多功能接线盒，盒内装有旁直流接线盒：采用密封防水、高可靠性多功能接线盒，盒内装有旁路二极管，连接端采用易操作的专用公母插头，使用安全、方便、可路二极管，连接端采用易操作的专用公母插头，使用安全、方便、可靠。靠。第4页，本讲稿共38页 组件结构组件结构太阳能电池组件是太阳太阳能电池组件是太阳能供电系统中的核心部能供电系统中的核心部分，也是太阳能供电系分，也是太阳能供电系统中价值最高的部分。统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳或推动负载工作。太阳能电池组件的质量和成能电池组件的质量和成本将直接决定整个系统本将直接决定整个系统的质量和成本。的质量和成本。第5页，本讲稿共38页 第6页，本讲稿共38页组件制作组件制作 制作流程制作流程1、电池测试、电池测试2、正面焊接、正面焊接3、背面串接、背面串接4、层压敷设、层压敷设5、组件层压、组件层压6、修边、修边7、装框、装框8、焊接接线盒、焊接接线盒9、高压测试、高压测试10、组件测试、组件测试 第7页，本讲稿共38页1.1.电池测试电池测试由于电池片制作条件的随机性，生产出来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）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。率，做出质量合格的电池组件。第8页，本讲稿共38页2.正面焊接正面焊接是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主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（利用红外线的热效应）。焊带的长度约为电池边长的为电池边长的2倍。多出的焊带在背面焊接倍。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时与后面的电池片的背面电极相连第9页，本讲稿共38页3.背面串接背面串接背面焊接是将背面焊接是将3636片电池串接在一起形成一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，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，上面有电池的定位主要靠一个膜具板，上面有3636个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的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电烙铁和焊锡丝将“前面电池前面电池”的正面电的正面电极（负极）焊接到极（负极）焊接到“后面电池后面电池”的背面电的背面电极（正极）上，这样依次将极（正极）上，这样依次将3636片串接在一片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线起并在组件串的正负极焊接出引线 第10页，本讲稿共38页4.层压敷设层压敷设n背面串接好且经过检验合格后，将组件背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。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（玻璃事先涂一层试剂（primer）以增加）以增加玻璃和玻璃和EVA的粘接强度。敷设时保证的粘接强度。敷设时保证电电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，电池间的距离，为层压打好基础。（敷为层压打好基础。（敷设层次：由下向上：钢化玻璃、设层次：由下向上：钢化玻璃、EVA、电池片、电池片、EVA、玻璃纤维、背板）。、玻璃纤维、背板）。第11页，本讲稿共38页5.组件压层组件压层将敷设好的电池放入将敷设好的电池放入层压机层压机内，通过抽真内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使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，层压温度层压时间关键一步，层压温度层压时间根据根据EVA的的性质决定性质决定。我们使用快速固化。我们使用快速固化EVA时，层时，层压循环时间约为压循环时间约为25分钟。固化温度为分钟。固化温度为150。第12页，本讲稿共38页6.修边修边层压时层压时EVA熔熔化后由于压力化后由于压力而向外延伸固而向外延伸固化形成毛边，化形成毛边，所以层压完毕所以层压完毕应将其切除。应将其切除。第13页，本讲稿共38页7.装框装框类似与给玻璃装一个类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装镜框；给玻璃组件装铝框，铝框，增加组件的强增加组件的强度，进一步的密封电度，进一步的密封电池组件，延长电池的池组件，延长电池的使用寿命。使用寿命。边框和玻边框和玻璃组件的缝隙用璃组件的缝隙用硅酮硅酮树脂树脂填充。各边框间填充。各边框间用角键连接。用角键连接。第14页，本讲稿共38页8.焊接接线盒焊接接线盒在组件背面引线处焊在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于接一个盒子，以利于电池与其他设备或电电池与其他设备或电池间的连接。池间的连接。第15页，本讲稿共38页9.高压测试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。第16页，本讲稿共38页10.组件测试组件测试测试的目的测试的目的是对电池是对电池的输出功率进行标定，的输出功率进行标定，测试其输出特性，确测试其输出特性，确定组件的质量等级。定组件的质量等级。目前主要就是模拟太目前主要就是模拟太阳光的测试阳光的测试Standardtestcondition（STC）,一般一块电池板所需一般一块电池板所需的测试时间在的测试时间在7-8秒左秒左右右第17页，本讲稿共38页组件的高效和高寿命如何保证组件的高效和高寿命如何保证高转换效率、高质量的高转换效率、高质量的电池片电池片高质量的原材料高质量的原材料合理的封装工艺合理的封装工艺员工严谨的工作作风员工严谨的工作作风第18页，本讲稿共38页组件设计1.设计原则设计原则2.蓄电池设计蓄电池设计3.太阳能电池方阵设计太阳能电池方阵设计第19页，本讲稿共38页1.设计原则设计原则（1）根据安装地点太根据安装地点太阳能资源具体情况和阳能资源具体情况和负载耗电量，确定太负载耗电量，确定太阳能发电容量。阳能发电容量。（2）保证所有设备供保证所有设备供电。电。（3）环保、经济、实环保、经济、实用、安全、可靠。用、安全、可靠。第20页，本讲稿共38页2.蓄电池容量设计蓄电池容量设计太阳能电池电源系统的储能装太阳能电池电源系统的储能装置主要是蓄电池。与太阳能电置主要是蓄电池。与太阳能电池方阵配套的蓄电池通常工作池方阵配套的蓄电池通常工作在浮充状态下，其电压随方阵在浮充状态下，其电压随方阵发电量和负载用电量的变化而发电量和负载用电量的变化而变化。它的容量比负载所需的变化。它的容量比负载所需的电量大得多。蓄电池提供的能电量大得多。蓄电池提供的能量还受环境温度的影响。为了量还受环境温度的影响。为了与太阳能电池匹配，要求蓄电与太阳能电池匹配，要求蓄电池工作寿命长且维护简单。池工作寿命长且维护简单。（1）蓄电池的选用）蓄电池的选用（2）蓄电池组容量的计算）蓄电池组容量的计算 第21页，本讲稿共38页(1)蓄电池的选用蓄电池的选用 能够和太阳能电池配套使用的蓄电池种类很多，目前能够和太阳能电池配套使用的蓄电池种类很多，目前广泛采用的有广泛采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池性镍镉蓄电池三种。国内目前主要使用三种。国内目前主要使用铅酸免维护蓄电铅酸免维护蓄电池池，因为其固有的，因为其固有的“免免”维护特性及对环境较少污染维护特性及对环境较少污染的特点，很适合用于性能可靠的太阳能电源系统，特的特点，很适合用于性能可靠的太阳能电源系统，特别是别是无人值守无人值守的工作站。普通铅酸蓄电池由于需要的工作站。普通铅酸蓄电池由于需要经常经常维护及其环境污染较大维护及其环境污染较大，所以主要适于有维护能力，所以主要适于有维护能力或低档场合使用。碱性镍镉蓄电池虽然有或低档场合使用。碱性镍镉蓄电池虽然有较好的低较好的低温、过充、过放性能，但由于其价格较高温、过充、过放性能，但由于其价格较高，仅适用于较，仅适用于较为特殊的场合。为特殊的场合。第22页，本讲稿共38页(2)蓄电池容量的计算蓄电池容量的计算蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的。在一年内，方阵发电量蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的。在一年内，方阵发电量各月份有很大差别。方阵的发电量在不能满足用电需要的月份，要靠蓄各月份有很大差别。方阵的发电量在不能满足用电需要的月份，要靠蓄电池的电能给以补足；在超过用电需要的月份，是靠蓄电池将多余的电电池的电能给以补足；在超过用电需要的月份，是靠蓄电池将多余的电能储存起来。所以方阵发电量的不足和过剩值，是确定蓄电池容量的依能储存起来。所以方阵发电量的不足和过剩值，是确定蓄电池容量的依据之一。同样，连续阴雨天期间的负载用电也必须从蓄电池取得。所以，据之一。同样，连续阴雨天期间的负载用电也必须从蓄电池取得。所以，这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的因素之一。这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的因素之一。因此，蓄电池的容量因此，蓄电池的容量BC计算公式为：计算公式为：BC=AQLNLTOCCAh式中：式中：A为安全系数，取为安全系数，取1.11.4之间；之间；QL为负载日平均耗电量，为为负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数；工作电流乘以日工作小时数；NL为最长连续阴雨天数；为最长连续阴雨天数；TO为温度修正为温度修正系数，一般在系数，一般在0以上取以上取1，10以上取以上取1.1，10以下取以下取1.2；CC为蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取为蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取0.75，碱性镍镉蓄电池取，碱性镍镉蓄电池取0.85。第23页，本讲稿共38页3.太阳能电池方阵的设计太阳能电池方阵的设计(1).太阳能电池组件串联数太阳能电池组件串联数Ns(2).太阳能电池组件并联数太阳能电池组件并联数Np(3).太阳能电池方阵的功率计算太阳能电池方阵的功率计算第24页，本讲稿共38页(1)太阳能电池组件的串联数太阳能电池组件的串联数Ns太阳能电池组件按一定数目串联起来，就可获得所需要太阳能电池组件按一定数目串联起来，就可获得所需要的工作电压，但是，太阳能电池组件的串联数必须适当。的工作电压，但是，太阳能电池组件的串联数必须适当。串联数太少，串联电压低于蓄电池浮充电压，方阵就不串联数太少，串联电压低于蓄电池浮充电压，方阵就不能对蓄电池充电。如果串联数太多使输出电压远高于浮能对蓄电池充电。如果串联数太多使输出电压远高于浮充电压时，充电电流也不会有明显的增加。因此，只有充电压时，充电电流也不会有明显的增加。因此，只有当太阳能电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时，当太阳能电池组件的串联电压等于合适的浮充电压时，才能达到最佳的充电状态。才能达到最佳的充电状态。计算方法如下：计算方法如下：Ns=UR/Uoc=（UfUDUc）/Uoc式中：式中：UR为太阳能电池方阵输出最小电压；为太阳能电池方阵输出最小电压；Uoc为太为太阳能电池组件的最佳工作电压；阳能电池组件的最佳工作电压；Uf为蓄电池浮充电压；为蓄电池浮充电压；UD为二极管压降，一般取为二极管压降，一般取0.7V；UC为其它因数引起的为其它因数引起的压降。压降。第25页，本讲稿共38页城市城市纬度纬度日辐射量日辐射量Ht最佳倾角最佳倾角op斜面日辐射量斜面日辐射量修正系数修正系数Kop哈尔滨哈尔滨45.68127033158381.1400长春长春43.90135721171271.1548沈阳沈阳41.77137931165631.0671北京北京39.80152614180351.0976天津天津39.10143565167221.0692呼和浩特呼和浩特40.78165743200751.1468太原太原37.78150615173941.1005乌鲁木齐乌鲁木齐43.781446412165941.0092西宁西宁36.75167771196171.1360兰州兰州36.05149668158420.9489银川银川38.48165532196151.1559西安西安34.301278114129520.9275上海上海31.17127603136910.9900南京南京32.00130995142071.0249合肥合肥31.85125259132990.9988杭州杭州30.23116683123720.9362南昌南昌28.67130942137140.8640福州福州26.08120014124510.8978济南济南36.68140436159941.0630郑州郑州34.72133327145581.0476武汉武汉30.63132017137070.9036长沙长沙28.20113776115890.8028广州广州23.13121107127020.8850海口海口20.031383512135100.8761南宁南宁22.82125155127340.8231成都成都30.67103922103040.7553贵阳贵阳26.58103278102350.8135昆明昆明25.02141948153330.9216拉萨拉萨29.70213018241511.0964第26页，本讲稿共38页（2）.太阳能电池组件的并联数太阳能电池组件的并联数Np.将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量Ht，转换成在标准光，转换成在标准光强下的平均日辐射时数强下的平均日辐射时数H（日辐射量参见表（日辐射量参见表1）：）：H=Ht2.77810000h（3）式中：）式中：2.77810000（hm2/kJ）为将日辐射量换算）为将日辐射量换算为标准光强（为标准光强（1000W/m2）下的平均日辐射时数的系数。）下的平均日辐射时数的系数。太阳能电池组件日发电量太阳能电池组件日发电量QpQp=IocHKopCzAh(4)式中：式中：Ioc为太阳能电池组件最佳工作电流；为太阳能电池组件最佳工作电流；Kop为斜面修正系数（参照表为斜面修正系数（参照表1）；）；Cz为修正系数，主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失，一般为修正系数，主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失，一般取取0.8。两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数Nw，需补充的蓄电池容，需补充的蓄电池容量量Bcb为：为：Bcb=AQLNLAh(5)太阳能电池组件并联数太阳能电池组件并联数Np的计算方法为：的计算方法为：Np=（BcbNwQL）/（QpNw）式中的表达意为：并联的太式中的表达意为：并联的太阳能电池组组数，在两组连续阴雨天之间的最短间隔天数内所阳能电池组组数，在两组连续阴雨天之间的最短间隔天数内所发电量，不仅供负载使用，还需补足蓄电池在最长连续阴雨天发电量，不仅供负载使用，还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所亏损电量。内所亏损电量。第27页，本讲稿共38页(3).太阳能电池方阵功率的计算太阳能电池方阵功率的计算根据太阳能电池组件的串并联数，即可得根据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率出所需太阳能电池方阵的功率P：P=PoNsNpW式中：式中：Po为太阳能电池组件的额定功率。为太阳能电池组件的额定功率。第28页，本讲稿共38页考考你考考你 兰州某地面卫星接收站为例，负载电压为兰州某地面卫星接收站为例，负载电压为12V，功，功率为率为25W，每天工作，每天工作24h，最长连续阴雨天为，最长连续阴雨天为15d，两，两最长连续阴雨天最短间隔天数为最长连续阴雨天最短间隔天数为30d，太阳能电池采用，太阳能电池采用云南半导体器件厂生产的云南半导体器件厂生产的38D975400型组件，组件标型组件，组件标准功率为准功率为38W，工作电压，工作电压17.1V，工作电流，工作电流2.22A，蓄，蓄电池采用铅酸免维护蓄电池，浮充电压为（电池采用铅酸免维护蓄电池，浮充电压为（141）V。其水平面太阳辐射数据参照表其水平面太阳辐射数据参照表1，其水平面的年平均日，其水平面的年平均日辐射量为辐射量为12110（kJ/m2），），Kop值为值为0.885，最佳倾角，最佳倾角为为16.13，计算太阳能电池方阵功率及蓄电池容量？，计算太阳能电池方阵功率及蓄电池容量？第29页，本讲稿共38页请对正一下请对正一下（1）蓄电池容量）蓄电池容量BcBc=AQLNLTo/CC=1.2（25/12)24151/0.75=1200Ah(2)太阳能电池方阵率太阳能电池方阵率P因为：因为：Ns=UR/Uoc=（UfUDUC）/Uoc=（140.7）/17.1=0.921Qp=IocHKopCz=2.2212110（2.778/10000）0.8850.85.29AhBcb=AQLNL=1.2(25/12)2415=900AhQL=(25/12)24=50AhNp=（BcbNwQL）/(QpNw）=(9003050)/(5.2930)15故太阳能电池方阵功率为：故太阳能电池方阵功率为：P=PoNsNp=38115=570W（3）计算结果该地面卫星接收站需太阳能电池方阵功率为）计算结果该地面卫星接收站需太阳能电池方阵功率为570W，蓄电池容量为，蓄电池容量为1200Ah。第30页，本讲稿共38页当场考试当场考试1.直接决定整个系统的质量和成本的是？2.组件有哪几个部分组成？3.为什么要进行电池测试？4.层压敷设时玻璃事先涂一层什么试剂？是为什么？5.电池的定位主要靠什么？6.组件的高效和高寿命如何保证？7.为什么要修边？第31页，本讲稿共38页8.蓄电池容量的计算公式是什么？9.边框和玻璃的缝隙用什么填充？10.组件的串联数公式是？11.组件的并联数公式是？12.什么是组件？13.组件的功率计算公式是？14.A,QL,NL,TO,UR,Uoc,Bcb,Nw分别代表什么？第32页，本讲稿共38页子曰：子曰：温故而知新，可以为师矣温故而知新，可以为师矣Thank you very much Bye-bye第33页，本讲稿共38页第34页，本讲稿共38页第35页，本讲稿共38页第36页，本讲稿共38页第37页，本讲稿共38页第38页，本讲稿共38页