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是地球存在和今后人类生存的希望。太阳能光热转换是将太阳的辐射能转变为热能的过程。长期以来,人们就一直在努力研究利用太阳能。我们地球所接受到的太阳能,只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右,这些能量相当于全球所需总能量的3~4万倍,可谓取之不尽,用之不竭。据统计,我国太阳能年辐照总量大于502万千焦/平方米。年日照时数在2200小时以上的地区约占国土面积的2/3以上,良好的太阳能资源为我国运用光热技术开发和利用太阳能奠定了基础。太阳能的收集和利用,目前主要光电、光热两个方面,其研究和开发是全世界关注的课题,国内也投入了很大的精力。“光伏建筑计划”、欧洲的“百万屋顶光伏计划”、日本的“朝日计划”以及我国已开展的“光明工程”将在建筑领域掀起节能环保生态建材的开发应用热潮,极大地促进了太阳能在新型建材产品中的应用。在发展中国家,各国也在积极发展利用太阳能。如菲律宾早在1999年,政府已批准了首个太阳能计划,在澳洲政府“海外援助计划”的协助下,在全国263个社区安装1000个太阳能系统。目前菲政府正在推行全球最大太阳能应用计划,整个计划耗资4800万美元,是目前为止世界上最庞大的太阳能计划。-9-:..四太阳电池组件的封装工艺太阳电池组件的封装材料组件工作寿命的长短和封装材料,封装工艺有很大的关系,它的长短是决定组件寿命的重要因素之一。在组件中它是一项易被忽视但在实用中是决不能轻视的部件。现对材料分述如下。,构成组件的最外层,它既要透光率高,又要坚固,起到长期保护电池的作用作上盖板的材料有:钢化玻璃、聚丙烯酸类树脂、***化乙烯丙烯、透明聚酯、聚碳酯等。目前,:室温固化硅橡胶、***化乙烯丙烯、聚乙烯醇缩丁醛、透明双氧树酯、聚醋酸乙烯等。一般要求其:(1)在可见光范围内具有高透光性(2)具有弹性(3)具有良好的电绝缘性能。(4)、铝合金、有机玻璃、TPF等。目前较多应用的是TPF复合膜,要求:(1)具有良好的耐气候性能(2)层压温度下不起任何变化(3),以保护组件和组件与方阵的连接固定。边框为粘结剂构成:..、真空玻璃封装和紫外(UV)固化封装。(醋酸乙烯含量33%)为原料,研制了以EVA为基础的太阳胶膜配方,产品于1981年上市销售。胶膜配方由EVA树脂、交联剂、防老化剂和硅烷偶联剂组成,经过层压封装,EVA树脂部分交联,形成具有一定透光率、粘接强度和热稳定性的胶膜。目前大部分公司出售的EVA太阳胶膜产品及封装工艺均基于此项技术。20世纪90年代初,国内有关单位在国家“八五”计划的支持下,研制了EVA胶膜,目前国内大部分太阳电池封装厂都使用他们的产品。当封装l~2W的小组件时,则多使用环氧树脂进行液体浇铸封装。为达到隔离大气的目的,目前普遍采用两片EVA胶膜将太阳电池包封,并和上层玻璃、底层TPT热压粘合为一体,构成太阳电池板。此方法简单易行,非常适合工业化生产。目前无锡尚德、南京中电等大型太阳电池公司的电池封装工艺都采用此法。太阳光中能量较高、破坏性较强的紫外光是造成太阳电池组件封装材料EVA胶膜老化、龟裂、变色的原因;另外EVA胶膜配方自身的降解、氧化和残余的交联剂与防老化剂之间的反应也会导致EVA胶膜变黄、透光率下降,影响太阳电池效率性能。目前太阳电池加工行业急需解决此技术瓶颈,或采用新的替代品。。透明平板玻璃作为基板材料,在太阳能转换装置中起到重要作用。作为太阳能转换装置组件的太阳能玻璃,必须具备以下特性:(1)对太阳光的透过率要高,吸收率和反射率要低;(2)抗风压、积雪、冰雹、热应力、投掷:..(3)对雨水和环境中的有害气体有一定的耐腐蚀性能(4)长期暴露在大气和阳光下,性能不严重退化;(5)膨胀系数必须与其它结构材料相匹配。目前,能够满足上述条件的只有低铁超白浮法玻璃和低铁超白压延玻璃。由于低铁超白浮法玻璃原片反射率较高,表面必须经过一定处理才能达到作为太阳能玻璃的要求,而低铁超白压延玻璃经钢化处理就可作为太阳能玻璃,所以,低铁超白压延玻璃是太阳能装置首选的盖板材料。因此,低铁压延法是太阳能玻璃较为理想的工艺。我国山东皇明太阳能集团2005年推出的“龙光一号”建筑一体化组件采用的就是真空玻璃的封装技术。作为实用价值极高的现代化建筑构件,可广泛应用于玻璃幕墙、建筑物屋顶(相当于瓦)、门窗玻璃,制成融采光、发电于一体的光伏瓦天窗、屋顶、门窗等。真空玻璃封装的太阳电池在长时间使用过程中,玻璃与金属的结合处不可避免地会出现漏气,玻璃夹层中的真空度很难保持,致使太阳电池的转化效率降低。(UV)固化封装UV固化封装是将UV固化胶注入到装有太阳电池的两玻璃盖片中,并放入紫外固化设备中固化。UV胶在接受紫外线辐射的过程中,经过吸收UV固化设备中的高强度紫外光,产生化学反应,胶中的光引发剂被引发,从而产生游离子基或离子,这些游离子基或离子会和预聚体或不饱和单位中的双键发生交联反应,形成单体基团,从而引发聚合、交联和接枝反应,使UV胶在数秒内由液体转化为固体,这一过程就是通常所说的UV固化过程。UV固化较前两种封装方法具有许多独特的优势,主要表现在以下两方面:(1)速率快。~,而传统的热固化工艺最快也需几秒,甚至多达数小时或几天才能固化。新工艺无疑大大提高了生产率,节省了半成品堆放的空间,更满足了大规模自动化生产的要求;同时,UV固化产品的质量也较易得到保证;此外,由于是低温固化,因此UV固化可避免因热固化时的高温对硅太阳电池片的性能造成损伤。:..(2)UV固化仅需用于光敏剂的辐射能,不像传统的热固化那样需要加热基质、材料和周围空间,也无需用蒸发除去稀释用的水和有机溶剂的热量,从而节省了大量能源;同时,由于UV固化材料固含量高,使得材料实际消耗量大幅度减少;此外UV固化设备投资相对较低,可节省一大笔固化设备投资,也减少了厂房占地。:..:太阳电池组件以TPT(复合***塑料膜)或玻璃板材为基板,太阳电池正、反两面各衬以EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚体)薄膜,封装过程中,在真空条件下加热到一定的温度,EVA发生熔化,随温度的降低而固化,从而将电池紧密固定;然后在组件底板、顶板的边缘涂胶密封,加边框等,—顶面玻璃;2—基板;3—太阳电池,4—EVA薄膜;5—密封条;6—金属框;7—密封胶该太阳电池组件制造工艺成熟,、变质变色,大大降低电池表面的受光强度,,发生老化而变色的问题,从而导致电池表面的受光强度显著降低,电池单元的光电转换效率大幅度下降,,方法之一是改进组件封装工艺,、制造工艺以及相关制造设备等方面的研究,可较好地解决这一难题.:..新型太阳电池组件的结构本太阳电池组件采用新的封装结构,:1—顶面玻璃;2—底面钢化玻璃;3—太阳电池;4—连接条;5—金属层;6—密封条;7—金属框;8—密封胶图中,在钢化玻璃基板2表面印刷金属电极5,,连接条4一端连着单体电池电极,另一端连接在金属电极上,、密封胶8和金属框7,金属框通过密封条、密封胶,将基板、,分别是:玻璃切割、磨边→玻璃清洗→丝网印刷→烧结+钢化→激光焊接→合片、封装→组件光电性能测试→单体电池测试→,在普通玻璃表面印刷具有特定图案的金属浆料,浆料可以是银浆、铜浆或其它金属浆料;接着将玻璃送入烧结钢化专用炉,进行金属层的:..烧结成型和玻璃的钢化处理;,将电池单元焊装在钢化玻璃表面的金属层上;在底板、顶板边缘涂胶密封,装边框等,经过封装和自动测试系统的检测,,们采用颗粒度细(3~15μm)、分布集中、易分散的银粉与耐高温玻粉混合物制备银浆材料;用此银浆在玻璃板上所印刷的电极厚度为0115~0120mm,烧结后的抗拉强度达到170N/,:将金属浆料印刷在钢化玻璃基板上,然后进行烧结处理,此种方式存在着钢化玻璃经过二次加热退火,,将金属浆料的烧结成型和普通玻璃的钢化加工同时进行,既简化了生产工艺,又显著降低了生产成本,(1)玻璃切割机、玻璃磨边机:实现白玻璃的分割、磨边;(2)玻璃清洗系统:实现底面玻璃、顶面玻璃的清洗和烘干;(3)丝网印刷系统:将金属浆料印刷在玻璃基板上;(4)烧结、钢化系统:将印刷有金属浆料的玻璃进行烧结和钢化加工;(5)焊接系统:实现单体电池互连条的焊接、电池在底面玻璃上的组装焊接;(6)合片、封装系统:实现涂胶、顶面玻璃的压合、铝边框及接线盒的安装;(7)光电性能检测系统:对太阳能电池组件进行光电能的检测;(8)单体电池检测分选系统:对单体电池进行检测分选。:(1)玻璃切割、磨边:对白玻璃进行分割和磨边加工;(2)清洗:对白玻璃进行清洗;(3)丝网印刷:在底面玻璃表面,按照电池组件规格要求,印刷金属浆料;(4)烧结+钢化:对印刷有金属浆料的玻璃进行烧结和钢化加工;(5)焊接:将单体电池的电极焊接上互连条;并将电池组装焊接到经烧结钢化处理后的玻璃板上;(6)合片、封装:将顶面玻璃和装好电池的底面玻璃进行压合与封装;(7)组-16-:..件光电性能测试:对成品组件进行电性能的测试;(8)单体电池测试:根据不同规格太阳电池组件的要求,在对单体电池进行划片分割前,首先进行测试分选;(9)单体电池划片与分割:根据不同规格太阳电池组件的要求,对单体电池进行划片分割。:(1)将电池单元通过焊接的方式固定在钢化玻璃表面的金属层上;(2)太阳电池组件的连接方式采用激光焊接技术,直接将电池单元固定在钢化玻璃的金属层上;(3)组件具有一定的透光性,可将电池单元直接用于光伏建筑结构,实现光伏发电与建筑构件功能的有机统一。:(1)采用新型的太阳电池组件封装结构,摒弃了传统的环氧树脂胶和EVA薄膜固定电池单元的工艺技术,、烧结钢化的方式获得;,,解决了烧结金属层和玻璃钢化分别进行而导致的生产流程繁复的难题,使得产品成本降低,产品合格率高,性能更稳定;(2)太阳电池组件的连接方式采用激光焊接技术,通过激光光束直接将电池单元固定在钢化玻璃的金属层上,避免了环氧树脂、EVA薄膜等封装材料老化带来的电池组件光电转换效率下降的问题;(3)太阳电池组件封装结构采用钢化玻璃和激光焊接的方式固定电池单元的工艺技术,组件具有一定的透光性,可根据建筑结构采光要求,将电池单元设计成有规则的几何排列形状,直接用于光伏建筑结构,从而降低光伏建筑成本。-17-:..六、“贵族化的太阳能”转变为“平民化的太阳能”。但随着发达国家逐渐削减光伏发电补贴,同时全球开始逐渐建造光伏电站,光伏电站从2011年开始至2020年将逐渐转移到发展中国家。而薄膜电池将成为最主要的光伏应用产光伏发电的大面积普及必然是在低补贴的情况下才能够实现的。对于发展中国家,比如中国,一方面没有巨大的财力去进行补贴,另一方面,大部分地区光照良好,荒地丰富,在这种情况下,薄膜电池低转化率的缺点将最小化,而其廉价的特点将体现出来。所以,一旦发电成本降下来,发展中国家的光伏发电装机容量将如同现在的风能一样获得快速的增长。也将走进平民的家中真正的实现平民化。,太阳能的回收量的受太阳电池的设置经纬度、昼夜、四季等日照条件变化、大气以及气象状态等因素的影响而发生很大的变化。另外,,日照时间的概念。所谓宇宙太阳能发电,是将在地球上空3600KM的静止轨道上的宇宙空间的太阳电池板展开,将太阳电池发出的直流电能转换成微波,通过输电天线传输到地球地球或者宇宙都市的受电天线,然后将微波转换成直流或交流电能。宇宙太阳能发电由数千MW的太阳电池、输出天线、受电天线、电力微波转换器、微波电力转换器以及控制系统等构成。比地球长4~5倍,发电量比地球大55.~7倍。为了克服在地面上的发电的不足之处,人们提出了宇宙太阳能发电(SSPS)-18-:..七、结束语由于全球人口和发展中国家工业化进程加快,全球能源消耗呈现3%的速度增加,并在今后较长的时间内将有可能维持这个增长速度。而目前全球已探明的一次能源的储量预计100年内将会耗尽。因此,各个国家和地区都需要积极开发利用可再生能源。太阳能作为最重要的可再生能源之一,由于其清洁、卫生、安全、资源丰富等多方面的优势,其发展越来越得到重视。当然,全面推行使用新能源,更需要全民的共同努力。作为行业的工作者,我们有责任从理论上不断完善技术,从实践上扩大应用领域。,太阳能光伏发电应用原理。北京:化学工业出版社,2009,,太阳能光伏系统概论。武汉:武汉大学出版社,2005,,曾祖勤。太阳能光伏发电技术。北京:化学工业