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光伏材料基础知识总结

2024-04-11


光伏材料定义

是指能将太阳能直接转换成电能的材料。故又称太阳电池材料

产生光电流原理

光生伏特效应,即如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收,具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发,以致产生电子-空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前,将通过空间电荷的电场作用被相互分离。通过光照在界面层产生的电子-空穴对越多,电流越大。界面层吸收的光能越多,界面层即电池面积越大,在太阳能电池中形成的电流也越大。

(P型半导体材料:半导体中有两种载流子,即价带中的空穴和导带中的电子,以空穴导电为主的半导体称为P型半导体。N型半导体材料:与之相对的,以电子导电为主的半导体称之为N型半导体.)

光伏材料分类:

(1)单晶硅太阳能电池

光电转换效率最高的(15%左右),但制作成本很大,工艺复杂,限制了其被大量广泛和普遍地使用

(2)多晶硅太阳能电池

光电转换效率较低(12%左右),相比于单晶硅太阳能电池,其生产工艺和单晶硅差不多,但材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,但制作成本要便宜一些上来讲,因此得到大量发展。

(3)非晶硅太阳能电池

光电转换效率低(10%左右),但工艺简单,硅材料消耗少,电耗低,优点是在弱光条件也能发电。

(4)多元化合物太阳能电池 (硫化镉太阳能电池,砷化镓太阳能电池,铜铟硒太阳能电池)

多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。光电转化效率在18%左右,尚未实现工业化生产。

光伏组件的构成



(1)钢化玻璃:具有非常好的透光性以及很高的硬度。可以适应很大的昼夜温差以及恶劣的天气环境。它是覆盖在电池片是上面保护电池片的。

(2)EVA: 乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物,是一种热熔胶粘剂。电池片非常脆弱,光伏玻璃不能直接附着在上面,需要EVA薄膜在中间起到粘接作用。同样的在电池板与背板之间也有EVA薄膜起到粘接作用。EVA膜透光性也非常好,但是接触空气以后会发黄,影响发电效率,所以在封装时技术要求非常高。

(3)导电铜带:由无氧铜剪切拉直而成,所有外表面都有热镀涂层。涂锡带用于太阳能光伏组件生产时太阳能电池片的电极引出,连接电池片。要求具有较高的焊接操作性、牢固性及柔韧性。

(4)背板

背板也是起到保护电池片的作用,背板必须密封、绝缘、防水、耐老化。材质一般采用TPT或TPE(聚氟乙烯复合膜)材质。用来增强光伏组件的耐老化、耐腐蚀性能,延长了光伏组件的使用寿命。

TPT材料(聚氟乙烯复合膜)由三层结构组成,外层是T薄膜,中间层P薄膜,T与P之间用胶水粘结。其中T表示聚氟乙烯薄膜(PVF),厚度一般在37um左右,该层是用作太阳能电池封装材料的主要层,其作用就是耐气候、抗UV紫外、耐老化、不感光等;P表示聚酯薄膜BOPET,厚度一般为250um,主要的作用及功能是水气阻隔性、电气绝缘性、尺寸稳定性,易加工性及耐撕裂性等。中间层为聚脂薄膜具有良好的绝缘性能,内层PVF需经表面处理和EVA具有良好的粘接性能。

(5)铝边框

太阳能边框采用铝合金材质,它的强度、耐腐蚀性都非常好。可以起到支撑和保护整个电池板的作用。

(6)接线盒

保护整个电池板的发电系统,对光伏组件引出线起到密封、防水的作用,保护光伏组件系统运行时的安全。它相当于一个电流中转站,当有电池片出现短路,接线盒会自动断开短路的电池串。

(7)电池片

太阳能光伏电池片是太阳能光伏组件的核心材料,生产工艺一般为

脱氧提纯,提炼多晶硅,单晶硅锭(硅棒),滚磨,晶片切割,晶圆抛光,退火,测试,包装等步骤。

硅胶密封胶是以硅橡胶为主体材料并配合以硫化剂、补强剂等配合剂的密封材料。用来密封电池板与太阳能边框,电池板与接线盒边缘。像我们太阳能边框槽口设计的溢胶槽就是为防止硅胶溢出的。


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