光伏组件的生产制造流程及工艺 - 技术 - 新能源网

光伏组件的生产制造流程及工艺

光伏测试网、国际能源研究中心 2024-03-12

光伏分为硅料、硅片、电池片、组件四个环节。光伏组件是光伏产业链条中的下游环节，位于光伏电池和光伏系统之间。

光伏分为硅料、硅片、电池片、组件四个环节。光伏组件是光伏产业链条中的下游环节，位于光伏电池和光伏系统之间。

光伏组件是最小有效发电单位，主要由九大核心部分组成。光伏电池片单片发电量有限，需经串联和封装为组件，才能作为电源使用，因此光伏组件是可以单独提供直流电输出的最小的不可分割的太阳电池装置。光伏组件主要包括电池片、互联条、汇流条、钢化玻璃、EVA、背板、铝合金、硅胶、接线盒等九大核心组成部分。

在光伏硅料、硅片、电池片、组件四个环节中，组件环节起步最早，最先在我国发展起来。近几年，随着其他环节的发展，组件逐渐与电池、硅片厂商绑定。放眼全球，我国光伏行业在组件环节的优势较大，根据 PV InfoLink 对全球十大组件出货商的统计，近四年来，国内组件厂商在全球的竞争对手仅美国的 First Soler，韩国的韩华集团。

光伏组件的制备主要包括电池片互联和层压两大步骤。电池片互联决定了组件的电性能，目前，光伏组件的标准电池片数量为 60 片或 72 片，对应以 10 或 12 条铜线作为汇流条将其连接起来，6 组互联为一个光伏组件。光伏组件产品的使用寿命至少为 25 年，需保证它的环境耐受性，并具备一定的机械性能，因此，在电池片互联后，一般而言，需按照钢化玻璃、EVA、电池片、背板以从下到上的顺序，经过层压的方式封装在一起，背板与钢化玻璃将电池片和EVA 封装在内部，通过铝边框和硅胶密封边缘保护。

光伏组件制备的具体工艺流程可分为：焊接、叠层、层压、EL 测试、装框、装接线盒、清晰、IV 测试、成品检验、包装等，其中技术和价值量最高的环节为焊接和层压。

组件设备与组件制备的各个工艺流程相对应，主要设备包括激光划片机、串焊机、自动叠层设备、层压机以及自动流水线。具体环节看，焊接环节需要的设备有激光划片机、汇流条焊接机、电池片串焊机；层叠环节需要的设备为摆模板机；层压环节需要层压机；EL 测试环节需要 EL 测试仪；装框环节需要的设备为自动摆框装框机；装接线盒环节需要接线盒焊接机；清洗环节需要的设备为组件翻转单元；IV 测试环节用到的设备为 IV 曲线测试仪；成品检验环节需要的设备为翻转检查单元；包装环节需要包装产线。除上述单一设备外，设备厂商还可提供组件自动化装备产线，涵盖各个环节，实现交钥匙工程。

太阳能电池组件的质量和成本直接影响系统的质量和成本，那么，组件的生产工艺流程是什么样的呢？

1.组件结构

半片组件结构

半片组件通过将电池片切半，使电池工作电流减半，明显降低焊带上的电学损失，提高组件CTM：

半片组件电池间空隙增大，照到背板经玻璃反射到电池的光略有增加；电池片电流越高，使用半片技术带来的价值越大。

2.组件工艺流程

整片&半片组件生产工艺流程

组件的生产工艺大体需经过：串焊——叠层——层压——装框——装接线盒——固化——测试7个工艺环节，最终进行包装，流入市场。区别于整片组件，半片组件电池切割过程在组件端实现，新增切片环节，配置激光切片机，随后将串焊、层叠过程做调整；在电池端，半片技术仅需调整电池版图。

2.1 串焊

（人工与自动）用焊带将各个电池片正反面焊接起来，组成串联的电池串。

主要工艺控制：虚焊、过焊、裂片和焊接拉力。

半片组件电路设计

半片组件的版型主流都采用（如右图）两分式设计，上半部分与下半部分为并联关系，共用旁路二极管；由整片组件的顶端出线(如左图)变为中间出线，适宜竖排安装。

2.2 叠层

串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA 、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础。（敷设层次：由下向上：玻璃、EVA、电池、EVA、玻璃纤维、背板）。

2.3 层压

将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时间根据EVA的性质决定。（我们使用普通的EVA时，层压循环时间约为10~15分钟。固化温度为135~145℃。）

主要工艺控制：气泡、划伤、凹坑、鼓包和裂片

值得注意的是，层压前需要进行严格的外观检查和EL检测，以确保组件性能和安全。

外观检测

EL检测

2.4 装框

保护组件钢化玻璃的边角及层压后的组件，便于后期工程安装。

主要工艺控制：凹坑、擦伤、划痕。安装孔缺失，背面溢胶、气泡和缺胶

2.5 安装接线盒

连接并保护太阳能光伏组件，同时将光伏组件产生的电流传导出来供用户使用。

主要工艺控制：气泡和溢胶

2.6 固化

前道装框和装接线盒时注入的密封胶固化，增强密封效果保护组件免受后续外界恶劣环境的影响。

主要工艺控制：固化时间、温度和湿度

2.7 测试

测量电性能参数，确定组件的分档。主要包含以下三种测试：

绝缘耐压测试——测试边框与内部带电体(电池片、焊带等)之间在高压作用下的安全性；

接地连续性测试——测试边框与地之间的电阻，以确定边框接地性能是否良好；

IV测试——测量电性能参数确定组件的档次

3.1

工业机器人将书本大小的单片光伏电池放入生产线。

3.2

将摆放好的光伏片进行粘胶、焊接，一排12片进行焊接与切片。没有机械化以前大概要四五个人同时作业。

3.3

对焊接好的光伏电池进行质检完，没有质量问题的直接送入下一道工序，进行排列组织。

3.4

将每列12片的光伏电池排成6排为一组。

3.5.

进行加热刷胶贴膜。

3.6

第一层是玻璃层，第二层是EVA，中间是光伏电池片，第四层也是EVA,第五层是背板，用于防水、防腐蚀。

3.7

一组单晶光伏组件有5层。进行层压，使5层材料“熔”为一体。

3.8

压层后经过4个小时的冷固后，需要人工进行除尘，对边角进行检修。

3.9

对生产出来的光伏组件模拟阳光，进行功能检测。

3.10

进行最后的检测与封装。

本文内容来源于：光伏测试网、国际能源研究中心，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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