劉海金

摘 要：太陽(yáng)能發(fā)電是一種新型能源，具有環(huán)保、節(jié)能、取之不盡、用之不竭等特點(diǎn)，在當(dāng)前世界范圍資源緊缺的環(huán)境下，太陽(yáng)能發(fā)電以其固有的特點(diǎn)贏得了多數(shù)使用者的青睞。太陽(yáng)能電池組件是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分，其作用是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，在推廣及普及太陽(yáng)能發(fā)電過(guò)程中必不可少。太陽(yáng)能電池組件在生產(chǎn)過(guò)程中需要將太陽(yáng)能電池片夾在保護(hù)背板和表面透明材料之間，并保持牢固密封的狀態(tài)，以達(dá)到隔離空氣、保護(hù)電池片、增加透光率、延長(zhǎng)壽命的目的。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，太陽(yáng)能電池組件的封裝工藝不斷的推陳出新，逐漸走向成熟，本文重點(diǎn)探討一種新的太陽(yáng)能電池封裝工藝。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；電池組件；封裝工藝

1 封裝損失的分析

常規(guī)晶體硅太陽(yáng)電池組件的封裝結(jié)構(gòu)如圖一所示，自上而下的順序分別是鋼化玻璃-密封膠-晶體硅太陽(yáng)電池-密封膠-背板；封裝之前的單焊、串焊工藝將電池片通過(guò)涂錫焊帶連接；組件層壓封裝好后，再組裝上接線盒、邊緣密封膠和邊框。因此，造成組件封裝損失的可能因素?zé)o外乎是太陽(yáng)電池和組件的封裝材料。

我們把封裝損失的原因按照屬性不同分為兩大類：光學(xué)損失、電學(xué)損失。下面詳細(xì)討論這兩類中的各種影響因素。

2 現(xiàn)有技術(shù)

太陽(yáng)能電池組件封裝按照玻璃、EVA、電池串、EVA、背板的順序敷設(shè)，通過(guò)層壓機(jī)抽真空加熱使EVA熔化，將玻璃、電池串及背板封裝在一起。

在加熱使EVA熔化過(guò)程中，隨著EVA流動(dòng)及層壓機(jī)施加的壓力會(huì)使太陽(yáng)能電池片偏離預(yù)定位置，可能造成電池片之間彼此接觸，不僅影響外觀，還會(huì)發(fā)生短路現(xiàn)象，影響太陽(yáng)能電池組件的正常使用。同時(shí)太陽(yáng)能電池在上述生產(chǎn)過(guò)程后還要使用專用設(shè)備，消耗大量鋁材對(duì)其進(jìn)行裝配邊框工作，鋁邊框裝配完畢后還需要專門工序粘接接線盒，組裝過(guò)程工序多、消耗時(shí)間長(zhǎng)，工作效率相對(duì)較低。

現(xiàn)在太陽(yáng)能電池組件已經(jīng)得到大范圍的應(yīng)用，生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)出了大量?jī)?yōu)質(zhì)的太陽(yáng)能電池組件的前提下，也不可避免地在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量待處理的殘次廢品，同時(shí)根據(jù)太陽(yáng)能電池組件的平均使用壽命為二十五年的情況，隨著太陽(yáng)能電池組件的壽命日益臨近，對(duì)它們的回收處理及綜合利用等問(wèn)題擺在了人們面前。若干年后，達(dá)到使用壽命年限后廢棄的太陽(yáng)能電池組件將形成大量的工業(yè)垃圾，如果處理不當(dāng)，會(huì)造成危害自然環(huán)境的嚴(yán)重問(wèn)題，給人類社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。同時(shí)，廢棄太陽(yáng)能電池組件問(wèn)題如果不能夠很好的回收解決，太陽(yáng)能源的綜合利用亦不會(huì)成為終身清潔能源，對(duì)我們新能源發(fā)展戰(zhàn)略存在不利影響。

3 新工藝研究

為了改善傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池封裝工藝的缺點(diǎn)，降低成本，同時(shí)便于后期回收，本研究利用熱致性耐高溫改性液晶高分子聚合物L(fēng)CP優(yōu)異的物理、化學(xué)和電氣性能經(jīng)過(guò)注塑成型工藝，加工成太陽(yáng)能電池組件專用底板，替代傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池組件的背板、接線盒、鋁邊框等使用材料，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池封裝的一種工藝。

3.1設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)在專用底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上綜合了常規(guī)太陽(yáng)能電池組件的背板、接線盒與邊框的功能，同時(shí)特別增加了電池片固定槽和保護(hù)支撐架，電池片固定槽和保護(hù)支撐架同時(shí)保證了與太陽(yáng)能電池組件表面封裝鋼化玻璃的間隙剛好容納電池片和焊帶的厚度，全面保護(hù)電池片與焊帶不會(huì)被進(jìn)行層壓工序時(shí)產(chǎn)生的真空負(fù)壓損壞。

3.2生產(chǎn)流程

根據(jù)要制作太陽(yáng)能電池組的圖紙用LCP材料注塑成為太陽(yáng)能電池組件用底板，將串接好的太陽(yáng)能電池串放置到LCP底板電池片固定槽及匯流帶線槽內(nèi)，在EVA容納槽內(nèi)敷設(shè)EVA膠條，在正面蓋上封裝玻璃。在層壓機(jī)內(nèi)抽真空加熱，高溫使EVA熔化，完成太陽(yáng)能電池組件的封裝，經(jīng)過(guò)檢測(cè)合格后即可入庫(kù)。

3.3新工藝優(yōu)點(diǎn)

本研究通過(guò)改變使用材料，改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，和現(xiàn)有工藝相比有較明顯優(yōu)勢(shì)。

1）新材料優(yōu)勢(shì)。新型太陽(yáng)能電池封裝工藝采用改性液晶高分子聚合物L(fēng)CP注塑加工成型，綜合接線盒、邊框與底板功能，生產(chǎn)周期短，自動(dòng)化程度高；LCP材料具有優(yōu)良的電絕緣性能，可使太陽(yáng)能電池組件免裝接地線。其介電強(qiáng)度比一般工程塑料高，耐電弧性良好。在連續(xù)使用溫度200―300℃，其電性能不受影響。間斷使用溫度可316℃左右；LCP材料具有自增強(qiáng)性：具有異常規(guī)整的纖維狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因而不增強(qiáng)的液晶塑料即可達(dá)到甚至超過(guò)普通工程塑料用百分之幾十玻璃纖維增強(qiáng)后的機(jī)械強(qiáng)度及其模量的水平；LCP材料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐熱性及耐化學(xué)藥品性，對(duì)大多數(shù)塑料存在的蠕變特點(diǎn)，液晶材料可以忽略不計(jì)，而且耐磨、減磨性均優(yōu)異；LCP材料的耐氣候性、耐輻射性良好，具有優(yōu)異的阻燃性，能熄滅火焰而不再繼續(xù)進(jìn)行燃燒。其燃燒等級(jí)達(dá)到UL94V―0級(jí)水平；LCP材料具有突出的耐腐蝕性能，LCP制品在濃度為90%酸及濃度為50%堿存在下不會(huì)受到侵蝕，對(duì)于工業(yè)溶劑、燃料油、洗滌劑及熱水，接觸后不會(huì)被溶解，也不會(huì)引起應(yīng)力開(kāi)裂，完全適應(yīng)太陽(yáng)能電池組件的戶外環(huán)境使用要求。

2）節(jié)約材料、降低成本。新工藝設(shè)計(jì)可減少95%EVA的使用，同時(shí)不再使用背板材料，節(jié)省原材料，降低成產(chǎn)成本；不再使用鋁型材邊框和接線盒，省掉裝配鋁邊框工序和安裝接線盒工序，節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間，提高了工作效率

3）提高成品率、利于回收。利用電池片固定槽周邊的凸起支撐全面保護(hù)電池片與焊帶不會(huì)被真空負(fù)壓損壞，同時(shí)防止太陽(yáng)能電池片移動(dòng)，提高了太陽(yáng)能電池組件的成品率；因?yàn)镋VA的用量及密封面積很小，只需加熱到150度，破壞真空即可將玻璃與底板輕易分離，同時(shí)暴露出太陽(yáng)能電池片、匯流帶等，所有材料均可較為容易的分離后回收再利用。

4 結(jié)語(yǔ)

由于采用自動(dòng)化封裝生產(chǎn)線初始投資成本和設(shè)備的維修費(fèi)用較高，對(duì)操作工人素質(zhì)也有一定的要求，還只有極少數(shù)廠家開(kāi)始引進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)太陽(yáng)電池組件。采用自動(dòng)化生產(chǎn)線的優(yōu)點(diǎn)是人工成本低、加工質(zhì)量可靠、特別是外觀比較美觀、碎片率低。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，發(fā)展自動(dòng)化封裝技術(shù)及相應(yīng)的設(shè)備是必然的，因?yàn)橹挥刑岣咦詣?dòng)化水平，才能確保電池組件產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的成品率，降低生產(chǎn)成本。

參考文獻(xiàn)

[1]石定寰.中國(guó)可再生能源座談會(huì)紀(jì)要.太陽(yáng)能，2006，2：4--6.

[2]劉登派，曹崇文.探索我國(guó)干燥技術(shù)的新型發(fā)展道路.通用機(jī)械，2006，7：15一17.

[3]張璧光.實(shí)用木材干燥技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

（作者單位：英利能源（中國(guó)）有限公司）