太陽(yáng)能電池組件的基礎(chǔ)知識(shí)匯總

太陽(yáng)能電池組件（SolarModule）也叫太陽(yáng)能光伏組件（PVModule），通常還簡(jiǎn)稱為電池板或光伏組件。太陽(yáng)能電池組件是把多個(gè)單體的太陽(yáng)能電池片根據(jù)需要串并聯(lián)起來(lái)，并通過(guò)專用材料和專門(mén)生產(chǎn)工藝進(jìn)行封裝后的產(chǎn)品。

按電池技術(shù)路線劃分，主要分為晶體硅電池、薄膜電池和聚光電池。單晶與多晶，是晶體硅電池技術(shù)路線上的兩兄弟，因晶格排列不同而區(qū)分。源于半導(dǎo)體技術(shù)的晶體硅光伏誕生時(shí)只有轉(zhuǎn)換率高的單晶硅，由于成本高，10年前開(kāi)始多晶路線逐漸占據(jù)主導(dǎo)。近年來(lái)，隨著分布式光伏的發(fā)展和領(lǐng)跑者對(duì)效率的要求，單晶硅全產(chǎn)業(yè)鏈更多參與者的推動(dòng)，單晶和多晶產(chǎn)品的性價(jià)比差距在縮小。

1、電池組件的主要原材料及部件

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，建材型太陽(yáng)能電池組件有時(shí)要用到5~10mm厚度的鋼化玻璃，但無(wú)論厚薄都要求透光率在90％以上。低鐵超白就是說(shuō)這種玻璃的含鐵量比普通玻璃要低，從而增加了玻璃的透光率。同時(shí)從玻璃邊緣看，這種玻璃也比普通玻璃白，普通玻璃從邊緣看是偏綠色的。鋼化處理是為了增加玻璃的強(qiáng)度，抵御風(fēng)沙冰雹的沖擊，起到長(zhǎng)期保護(hù)太陽(yáng)能電池的作用。對(duì)面板玻璃進(jìn)行鋼化處理后，玻璃的強(qiáng)度可比普通玻璃提高3～4倍。

EVA膠膜：乙烯與醋酸乙烯脂的共聚物，是一種熱固性的膜狀熱熔膠，是目前太陽(yáng)能電池組件封裝中普遍使用的黏結(jié)材料。太陽(yáng)能電池組件中要加入兩層EVA膠膜，兩層EVA膠膜夾在面板玻璃、電池片和TPT背板膜之間，將玻璃、電池片和TPT黏合在一起。它和玻璃黏合后能提高玻璃的透光率，起到增透的作用，并對(duì)太陽(yáng)能電池組件功率輸出有增益作用。

背板材料：太陽(yáng)能電池組件的背板材料根據(jù)太陽(yáng)能電池組件使用要求的不同，可以有多種選擇。一般有鋼化玻璃、有機(jī)玻璃、鋁合金、TPT復(fù)合膠膜等幾種。用鋼化玻璃背板主要是制作雙面透光建材型的太陽(yáng)能電池組件，用于光伏幕墻、光伏屋頂?shù)?，價(jià)格較高，組件重量也大。除此以外目前使用最廣的就是TPT復(fù)合膜。TPT復(fù)合膜具有不透氣、強(qiáng)度好、耐候性好、使用壽命長(zhǎng)、層壓溫度下不起任何變化、與黏結(jié)材料結(jié)合牢固等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)正適合封裝太陽(yáng)能電池組件，作為電池組件的背板材料有效地防止了各種介質(zhì)尤其是水、氧、腐蝕性氣體等對(duì)EVA和太陽(yáng)能電池片的侵蝕與影響。常見(jiàn)復(fù)合材料除TPT以外，還有TAT（Tedlar薄膜與鋁膜的復(fù)合膜）和TIT（Tedlar薄膜與鐵膜的復(fù)合膜）等中間帶有金屬膜夾層結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜。這些復(fù)合膜還具有高強(qiáng)、阻燃、耐久、自潔等特性，白色的復(fù)合膜還可對(duì)陽(yáng)光起反射作用，能提高電池組件的轉(zhuǎn)換效率，且對(duì)紅外線也有較強(qiáng)的反射，可降低電池組件在強(qiáng)陽(yáng)光下的工作溫度。

接線盒與旁路二極管

太陽(yáng)能電池組件專用接線盒是電池組件內(nèi)部輸出線路與外部線路連接的部件，從電池板內(nèi)引出的正負(fù)極匯流條進(jìn)入接線盒內(nèi)，插接或用焊錫焊接到接線盒中的相應(yīng)位置，外引線也通過(guò)插接、焊接和螺釘壓接等方法與接線盒連接。接線盒內(nèi)還留有旁路二極管安裝的位置或直接安裝有旁路二極管。

當(dāng)有較多的太陽(yáng)能電池組件串聯(lián)組成電池方陣或電池方陣的一個(gè)支路時(shí)，需要在每塊電池板的正負(fù)極輸出端反向并聯(lián)二極管，這個(gè)并聯(lián)在組件兩端的二極管就叫旁路二極管。

旁路二極管的作用是防止方陣串中的某個(gè)組件或組件中的某一部分被陰影遮擋或出現(xiàn)故障停止發(fā)電時(shí)，在該組件旁路二極管兩端會(huì)形成正向偏壓使二極管導(dǎo)通，組件串工作電流繞過(guò)故障組件，經(jīng)二極管旁路流過(guò)，不影響其他正常組件的發(fā)電，同時(shí)也保護(hù)被旁路組件避免受到較高的正向偏壓或由于“熱斑效應(yīng)”發(fā)熱而損壞。

電池片

晶體硅太陽(yáng)能電池片分為單晶硅電池片和多晶硅電池片，每塊電池片電壓約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。電池片表面有一層藍(lán)色的減反射膜，還有銀白色的電極柵線。其中很多條細(xì)的柵線，是電池片表面電極向主柵線匯總的引線，兩條寬一點(diǎn)的銀白線就是主柵線，也叫電極線或上電極。電池片的背面也有兩條銀白色的主柵線，叫下電極或背電極。電池片與電池片之間的連接，就是用互連條焊到主柵線上實(shí)現(xiàn)的。一般正面的電極線是電池片的負(fù)極線，背面的電極線是電池片的正極線。而電池片的面積大小與輸出電流和發(fā)電功率成正比，面積越大，輸出電流和發(fā)電功率越大。

2、單晶硅與多晶硅電池片的區(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：?jiǎn)尉Ч桦姵仄膫€(gè)角呈圓弧狀，表面沒(méi)有花紋；多晶硅電池片四個(gè)角為方角，表面有類似冰花一樣的花紋。

對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，單晶硅電池和多晶硅電池是沒(méi)有太大區(qū)別的。單晶硅電池和多晶硅電池的壽命和穩(wěn)定性都很好。雖然單晶硅電池的平均轉(zhuǎn)換效率比多晶硅電池的平均轉(zhuǎn)換效率高1％左右，但是由于單晶硅太陽(yáng)能電池只能做成準(zhǔn)正方形（其4個(gè)角是圓弧），當(dāng)組成太陽(yáng)能電池組件時(shí)就有一部分面積填不滿，而多晶硅太陽(yáng)能電池是正方形，不存在這個(gè)問(wèn)題，因此對(duì)子太陽(yáng)能電池組件的效率來(lái)講幾乎是一樣的。另外，由于兩種太陽(yáng)能電池材料的制造工藝不一樣，多晶硅太陽(yáng)能電池制造過(guò)程中消耗的能量要比單晶硅太陽(yáng)能電池少，所以多晶硅太陽(yáng)能電池占全球太陽(yáng)能電池總產(chǎn)量的份額大，制造成本也小于單晶硅電池，所以使用多晶硅太陽(yáng)能電池將更節(jié)能、更環(huán)保。

3、組件方陣

太陽(yáng)能電池方陣的連接有串聯(lián)、并聯(lián)和串、并聯(lián)混合幾種方式。當(dāng)每個(gè)單體的電池組件性能一致時(shí)，多個(gè)電池組件的串聯(lián)連接，可在不改變輸出電流的情況下，使方陣輸出電壓成比例的增加；而組件并聯(lián)連接時(shí)，則可在不改變輸出電壓的情況下，使方陣的輸出電流成比例的增加；串、并聯(lián)混合連接時(shí)，即可增加方陣的輸出電壓，又可增加方陣的輸出電流。但是，組成方陣的所有電池組件性能參數(shù)不可能完全一致，所有的連接電纜、插頭插座接觸電阻也不相同，于是會(huì)造成各串聯(lián)電池組件的工作電流受限于其中電流最小組件；而各并聯(lián)電池組件的輸出電壓又會(huì)被其中電壓最低的電池組件鉗制。因此方陣組合會(huì)產(chǎn)生組合連接損失，使方陣的總效率總是低于所有單個(gè)組件的效率之和。組合連接損失的大小取決于電池組件性能參數(shù)的離散性，因此除了在電池組件的生產(chǎn)工藝過(guò)程中，盡量提高電池組件性能參數(shù)的一致性外，還可以對(duì)電池組件進(jìn)行測(cè)試、篩選、組合，即把特性相近的電池組件組合在一起。例如，串聯(lián)組合的各組件工作電流要盡量相近，每串與每串的總工作電壓也要考慮搭配得盡量相近，最大幅度地減少組合連接損失。因此，方陣組合連接要遵循下列幾條原則：

（1）串聯(lián)時(shí)需要工作電流相同的組件，并為每個(gè)組件并接旁路二極管；

（2）并聯(lián)時(shí)需要工作電壓相同的組件，并在每一條并聯(lián)線路中串聯(lián)防反充二極管；

（3）盡量考慮組件連接線路最短，并用較粗的導(dǎo)線；

（4）嚴(yán)格防止個(gè)別性能變壞的電池組件混入電池方陣。