太陽能電池組件基本知識

 太陽能電池組件(Solar Module)也叫太陽能光伏組件(PV Module)，它通常也被稱為電池板或光伏組件。太陽能電池組件是根據(jù)需要將多個單個太陽能電池板串聯(lián)并聯(lián)，并通過特殊材料和特殊生產(chǎn)工藝包裝的產(chǎn)品。

      根據(jù)電池技術(shù)路線，主要分為晶體硅電池、薄膜電池和聚光電池。單晶和多晶是晶體硅電池技術(shù)路線上的兩兄弟，因晶格排列不同而不同。半導(dǎo)體技術(shù)的晶體硅光伏誕生時，只有轉(zhuǎn)化率高的單晶硅。由于成本高，多晶路線在10年前逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。近年來，隨著分布式光伏的發(fā)展對效率的要求，單晶硅整個產(chǎn)業(yè)鏈的參與者越來越多，單晶和多晶產(chǎn)品的性價比差距正在縮小。

  1、電池組件的主要原材料和部件

      光伏玻璃：電池組件采用的面板玻璃是低鐵超白絨面鋼化玻璃。一般厚度為3．2mm和4mm，建材太陽能電池組件有時需要使用5~10mm鋼化玻璃的厚度，但無論厚度如何，都需要透光率90％以上。低鐵超白意味著這種玻璃的鐵含量低于普通玻璃，從而提高了玻璃的透光率。同時，從玻璃的邊緣來看，這種玻璃也比普通玻璃更白，而普通玻璃的邊緣則是綠色的。鋼化處理是為了增加玻璃的強度，抵、沙、冰雹的沖擊，并在長期保護太陽能電池中發(fā)揮作用。面板玻璃鋼化后，玻璃的強度可以比普通玻璃高3～4倍。

      EVA膠膜：乙烯與醋酸乙烯脂的共聚物是一種熱固性膜熱熔膠，是太陽能電池組件包裝中常用的粘結(jié)材料。在太陽能電池組件中添加兩層EVA膠膜，兩層EVA膠膜夾在面板玻璃、電池片和TPT玻璃、電池片和背板膜之間TPT粘在一起。與玻璃粘合后，可以提高玻璃的透光率，增加透光率，增加太陽能電池組件的功率輸出。

  背板材料：太陽能電池組件的背板材料可根據(jù)太陽能電池組件的不同使用要求進行選擇。一般有鋼化玻璃、有機玻璃、鋁合金TPT復(fù)合膠膜等。鋼化玻璃背板主要用于光伏幕墻和光伏屋頂?shù)碾p面透光建材太陽能電池組件。價格高，組件重量大。此外，目前使用非常廣泛TPT復(fù)合膜。TPT復(fù)合膜具有密封性好、強度好、耐候性好、使用壽命長、層壓溫度無變化、與粘結(jié)材料結(jié)合牢固等特點。這些特點適用于太陽能電池組件的封裝，作為電池組件的背板材料，有效防止各種介質(zhì)，特別是水、氧、腐蝕性氣體EVA以及太陽能電池片的侵蝕和影響。除了常見的復(fù)合材料TPT以外，還有TAT(Tedlar膜與鋁膜的復(fù)合膜)和TIT(Tedlar中間有金屬膜夾層結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜，如薄膜和鐵膜的復(fù)合膜）。這些復(fù)合膜還具有高強度、阻燃性、耐久性和自清潔性。白色復(fù)合膜還能反射陽光，提高電池組件的轉(zhuǎn)換效率，對紅外線反射強，降低電池組件在強陽光下的工作溫度。

  接線盒和旁路二極管

      太陽能電池組件專用接線盒是電池組件內(nèi)輸出線與外線連接的組件。從電池板中引出的正負(fù)極匯流條進入接線盒，插入或焊接到接線盒中的相應(yīng)位置。外引線也通過插入、焊接和螺釘壓接與接線盒連接。接線盒中還有旁路二極管或直接安裝旁路二極管。

      當(dāng)有更多的太陽能電池組件串聯(lián)形成電池方陣或電池方陣支路時，需要在每個電池板的正負(fù)輸出端反向并聯(lián)二極管，稱為旁路二極管。

      旁路二極管的作用是防止方陣串中的某個部件或部件被陰影遮擋或故障停止發(fā)電。當(dāng)組件旁路二極管兩端形成正偏壓，導(dǎo)致二極管通過。組件串的工作電流繞過故障組件，通過二極管旁路通過，不影響其他正常組件的發(fā)電，同時保護旁路組件免受高正偏壓或因熱點效應(yīng)發(fā)熱而損壞。

  電池片

      晶體硅太陽能電池片分為單晶硅電池片和多晶硅電池片，每個電池片的電壓約為0.5V，規(guī)格尺寸主要是125mm×125mm、電流約5-6A，功率約2.5-3W；156mm×156mm，電流約8-9A，功率約4-5W，厚度一般在170～220um。電池板表面有一層藍色的減反射膜和銀白色的電極柵線。許多細柵線是電池板表面電極向主柵線匯總的引線。兩條較寬的銀白線是主柵線，也稱為電極線或上電極。電池板背面還有兩條銀白色主柵線，稱為下電極或背電極。電池板與電池板之間的連接通過焊接到主柵線上實現(xiàn)。一般來說，前電極線是電池板的負(fù)電極線，后電極線是電池板的正電極線。電池板的面積與輸出電流和發(fā)電功率成正比。面積越大，輸出電流和發(fā)電功率越大。

  2、單晶硅和多晶硅電池片的區(qū)別

      由于單晶硅電池片和多晶硅電池片前期生產(chǎn)工藝的不同，使它們從外觀到電性能都有一些區(qū)別。從外觀上看：單晶硅電池片四個角呈圓弧狀，表面沒有花紋；多晶硅電池片四個角為方角，表面有類似冰花一樣的花紋。

      對于用戶來說，單晶硅電池和多晶硅電池沒有太大區(qū)別。單晶硅電池和多晶硅電池具有良好的壽命和穩(wěn)定性。雖然單晶硅電池的平均轉(zhuǎn)換效率高于多晶硅電池1％然而，由于單晶硅太陽能電池只能制成準(zhǔn)方形（其四個角為?。?，當(dāng)太陽能電池組件組成時，部分區(qū)域不滿意，多晶硅太陽能電池為正方形，沒有這個問題，因此對子太陽能電池組件的效率幾乎相同。此外，由于兩種太陽能電池材料的制造工藝不同，多晶硅太陽能電池的能耗低于單晶硅太陽能電池，因此多晶硅太陽能電池占全球太陽能電池總產(chǎn)量的比例，制造成本低于單晶硅電池，因此使用多晶硅太陽能電池將更加節(jié)能環(huán)保。

  3、組件方陣

      太陽能電池方陣的連接包括串聯(lián)、并聯(lián)和并聯(lián)混合。當(dāng)每個單個電池組件的性能一致時，多個電池組件的串聯(lián)連接可以在不改變輸出電流的情況下增加方陣的輸出電壓；當(dāng)組件并聯(lián)連接時，方陣的輸出電流可以成比例增加，而不改變輸出電壓；當(dāng)串聯(lián)和并聯(lián)混合連接時，可以增加方陣的輸出電壓和方陣的輸出電流。然而，所有組成方陣的電池組件的性能參數(shù)不能完全一致，所有連接電纜和插頭插座的接觸電阻也不同，因此各串聯(lián)電池組件的工作電流僅限于非常小電流組件；每個并聯(lián)電池組件的輸出電壓將被低電壓的電池組件夾住。因此，方陣組合會產(chǎn)生組合連接損失，使方陣的總效率總是低于所有單個組件的效率。組合連接損失的大小取決于電池組件的性能參數(shù)，因此，除了各組件的總工作電壓參數(shù)外，還應(yīng)考慮各組件的總工作電壓組件的一致性。因此，還應(yīng)盡可以盡可能減少電池組件的連接損失。

      (1)串聯(lián)時需要工作電流相同的組件，并為每個組件連接二極管；

      (2)并聯(lián)時需要工作電壓相同的部件，并在每條并聯(lián)線路中串聯(lián)防反充二極管；

      (3)盡量考慮組件連接線非常短，并使用較厚的導(dǎo)線；

      (4)嚴(yán)格防止個別電池組件混入電池方陣。