太陽能電池組件的基礎(chǔ)知識匯總

太陽能電池組件（SolarModule）也叫太陽能光伏組件（PVModule），通常還簡稱為電池板或光伏組件。太陽能電池組件是把多個單體的太陽能電池片根據(jù)需要串并聯(lián)起來，并通過專用材料和專門生產(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只有轉(zhuǎn)換率高的單晶硅，由于成本高，10年前開始多晶路線逐漸占據(jù)主導(dǎo)。近年來，隨著分布式光伏的發(fā)展和領(lǐng)跑者對效率的要求，單晶硅全產(chǎn)業(yè)鏈更多參與者的推動，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，建材型太陽能電池組件有時要用到5~10mm厚度的鋼化玻璃，但無論厚薄都要求透光率在90％以上。低鐵超白就是說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，起到長期保護(hù)太陽能電池的作用。對面板玻璃進(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，是目前太陽能電池組件封裝中普遍使用的黏結(jié)材料。太陽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，并對太陽能電池組件功率輸出有增益作用。

背板材料：太陽能電池組件的背板材料根據(jù)太陽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、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EVA和太陽能電池片的侵蝕與影響。常見復(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)合膜還可對陽光起反射作用，能提高電池組件的轉(zhuǎn)換效率，且對紅外線也有較強(qiáng)的反射，可降低電池組件在強(qiáng)陽光下的工作溫度。

接線盒與旁路二極管

太陽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)有較多的太陽能電池組件串聯(lián)組成電池方陣或電池方陣的一個支路時，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，在該組件旁路二極管兩端會形成正向偏壓使二極管導(dǎo)通，組件串工作電流繞過故障組件，經(jīng)二極管旁路流過，不影響其他正常組件的發(fā)電，同時也保護(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：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。

對于使用者來說，單晶硅電池和多晶硅電池是沒有太大區(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能電池只能做成準(zhǔn)正方形（其4個角是圓?。?dāng)組成太陽能電池組件時就有一部分面積填不滿，而多晶硅太陽能電池是正方形，不存在這個問題，因此對子太陽能電池組件的效率來講幾乎是一樣的。另外，由于兩種太陽能電池材料的制造工藝不一樣，多晶硅太陽能電池制造過程中消耗的能量要比單晶硅太陽能電池少，所以多晶硅太陽能電池占全球太陽能電池總產(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能電池將更節(jié)能、更環(huán)保。

3、組件方陣

太陽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)每個單體的電池組件性能一致時，多個電池組件的串聯(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，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，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被其中電壓最低的電池組件鉗制。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)工藝過程中，盡量提高電池組件性能參數(shù)的一致性外，還可以對電池組件進(jìn)行測試、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)時需要工作電流相同的組件，并為每個組件并接旁路二極管；

（2）并聯(lián)時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)格防止個別性能變壞的電池組件混入電池方陣。