太阳能电池组件基本知识

 太阳能电池组件(Solar Module)也叫太阳能光伏组件(PV Module)，它通常也被称为电池板或光伏组件。太阳能电池组件是根据需要将多个单个太阳能电池板串联并联，并通过特殊材料和特殊生产工艺包装的产品。

      根据电池技术路线，主要分为晶体硅电池、薄膜电池和聚光电池。单晶和多晶是晶体硅电池技术路线上的两兄弟，因晶格排列不同而不同。半导体技术的晶体硅光伏诞生时，只有转化率高的单晶硅。由于成本高，多晶路线在10年前逐渐占据主导地位。近年来，随着分布式光伏的发展对效率的要求，单晶硅整个产业链的参与者越来越多，单晶和多晶产品的性价比差距正在缩小。

  1、电池组件的主要原材料和部件

      光伏玻璃：电池组件采用的面板玻璃是低铁超白绒面钢化玻璃。一般厚度为3．2mm和4mm，建材太阳能电池组件有时需要使用5~10mm钢化玻璃的厚度，但无论厚度如何，都需要透光率90％以上。低铁超白意味着这种玻璃的铁含量低于普通玻璃，从而提高了玻璃的透光率。同时，从玻璃的边缘来看，这种玻璃也比普通玻璃更白，而普通玻璃的边缘则是绿色的。钢化处理是为了增加玻璃的强度，抵、沙、冰雹的冲击，并在长期保护太阳能电池中发挥作用。面板玻璃钢化后，玻璃的强度可以比普通玻璃高3～4倍。

      EVA胶膜：乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物是一种热固性膜热熔胶，是太阳能电池组件包装中常用的粘结材料。在太阳能电池组件中添加两层EVA胶膜，两层EVA胶膜夹在面板玻璃、电池片和TPT玻璃、电池片和背板膜之间TPT粘在一起。与玻璃粘合后，可以提高玻璃的透光率，增加透光率，增加太阳能电池组件的功率输出。

  背板材料：太阳能电池组件的背板材料可根据太阳能电池组件的不同使用要求进行选择。一般有钢化玻璃、有机玻璃、铝合金TPT复合胶膜等。钢化玻璃背板主要用于光伏幕墙和光伏屋顶的双面透光建材太阳能电池组件。价格高，组件重量大。此外，目前使用非常广泛TPT复合膜。TPT复合膜具有密封性好、强度好、耐候性好、使用寿命长、层压温度无变化、与粘结材料结合牢固等特点。这些特点适用于太阳能电池组件的封装，作为电池组件的背板材料，有效防止各种介质，特别是水、氧、腐蚀性气体EVA以及太阳能电池片的侵蚀和影响。除了常见的复合材料TPT以外，还有TAT(Tedlar膜与铝膜的复合膜)和TIT(Tedlar中间有金属膜夹层结构的复合膜，如薄膜和铁膜的复合膜）。这些复合膜还具有高强度、阻燃性、耐久性和自清洁性。白色复合膜还能反射阳光，提高电池组件的转换效率，对红外线反射强，降低电池组件在强阳光下的工作温度。

  接线盒和旁路二极管

      太阳能电池组件专用接线盒是电池组件内输出线与外线连接的组件。从电池板中引出的正负极汇流条进入接线盒，插入或焊接到接线盒中的相应位置。外引线也通过插入、焊接和螺钉压接与接线盒连接。接线盒中还有旁路二极管或直接安装旁路二极管。

      当有更多的太阳能电池组件串联形成电池方阵或电池方阵支路时，需要在每个电池板的正负输出端反向并联二极管，称为旁路二极管。

      旁路二极管的作用是防止方阵串中的某个部件或部件被阴影遮挡或故障停止发电。当组件旁路二极管两端形成正偏压，导致二极管通过。组件串的工作电流绕过故障组件，通过二极管旁路通过，不影响其他正常组件的发电，同时保护旁路组件免受高正偏压或因热点效应发热而损坏。

  电池片

      晶体硅太阳能电池片分为单晶硅电池片和多晶硅电池片，每个电池片的电压约为0.5V，规格尺寸主要是125mm×125mm、电流约5-6A，功率约2.5-3W；156mm×156mm，电流约8-9A，功率约4-5W，厚度一般在170～220um。电池板表面有一层蓝色的减反射膜和银白色的电极栅线。许多细栅线是电池板表面电极向主栅线汇总的引线。两条较宽的银白线是主栅线，也称为电极线或上电极。电池板背面还有两条银白色主栅线，称为下电极或背电极。电池板与电池板之间的连接通过焊接到主栅线上实现。一般来说，前电极线是电池板的负电极线，后电极线是电池板的正电极线。电池板的面积与输出电流和发电功率成正比。面积越大，输出电流和发电功率越大。

  2、单晶硅和多晶硅电池片的区别

      由于单晶硅电池片和多晶硅电池片前期生产工艺的不同，使它们从外观到电性能都有一些区别。从外观上看：单晶硅电池片四个角呈圆弧状，表面没有花纹；多晶硅电池片四个角为方角，表面有类似冰花一样的花纹。

      对于用户来说，单晶硅电池和多晶硅电池没有太大区别。单晶硅电池和多晶硅电池具有良好的寿命和稳定性。虽然单晶硅电池的平均转换效率高于多晶硅电池1％然而，由于单晶硅太阳能电池只能制成准方形（其四个角为弧），当太阳能电池组件组成时，部分区域不满意，多晶硅太阳能电池为正方形，没有这个问题，因此对子太阳能电池组件的效率几乎相同。此外，由于两种太阳能电池材料的制造工艺不同，多晶硅太阳能电池的能耗低于单晶硅太阳能电池，因此多晶硅太阳能电池占全球太阳能电池总产量的比例，制造成本低于单晶硅电池，因此使用多晶硅太阳能电池将更加节能环保。

  3、组件方阵

      太阳能电池方阵的连接包括串联、并联和并联混合。当每个单个电池组件的性能一致时，多个电池组件的串联连接可以在不改变输出电流的情况下增加方阵的输出电压；当组件并联连接时，方阵的输出电流可以成比例增加，而不改变输出电压；当串联和并联混合连接时，可以增加方阵的输出电压和方阵的输出电流。然而，所有组成方阵的电池组件的性能参数不能完全一致，所有连接电缆和插头插座的接触电阻也不同，因此各串联电池组件的工作电流仅限于非常小电流组件；每个并联电池组件的输出电压将被低电压的电池组件夹住。因此，方阵组合会产生组合连接损失，使方阵的总效率总是低于所有单个组件的效率。组合连接损失的大小取决于电池组件的性能参数，因此，除了各组件的总工作电压参数外，还应考虑各组件的总工作电压组件的一致性。因此，还应尽可以尽可能减少电池组件的连接损失。

      (1)串联时需要工作电流相同的组件，并为每个组件连接二极管；

      (2)并联时需要工作电压相同的部件，并在每条并联线路中串联防反充二极管；

      (3)尽量考虑组件连接线非常短，并使用较厚的导线；

      (4)严格防止个别电池组件混入电池方阵。