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太阳能光伏电池的设计与制作实验报告

摘要：太阳能光伏电池的设计与制造是我们本专业的最主要内容之一，本次

实训的目的是让我们更加深刻了解太阳能光伏电池的发电原理，了解太阳能电池

组件的生产流程和生产工艺，了解太阳能光伏电池的应用，并且制作一件太阳能

光伏电池板。本文主要讲的是本次的太阳能光伏太阳能电池制作过程，包括选择

制作材料，电池板的设计，焊接太阳能电池片，组装太阳能电池，以及对电池组

件进行测试。

关键词：电池组件设计组装测试

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一、简介

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的

光电半导体薄片。通常采用硅半导体

二、材料及其性质

真空层压封装太阳能电池，主要使用的材料有黏结剂、玻璃、复合模、连接

条、铝框等。合理地选用封装材料和采取正确的封装工艺能保证太阳能电池的高

效利用并延长使用寿命。优良的太阳能电池组件，除了要求太阳能电池本身效率

高外，优良的封装材料和合理的封装工艺也是不可缺少的。

1.黏结剂

黏结剂是固定和保证电池与上、下盖板密合的关键材料，要求可见光范围内

具有高透光性，抗紫外线老化；具有一定弹性，可缓冲不同材料见的热胀冷缩；

具有良好的电绝缘性能和化学稳定性，不产生有害电池的气体和液体；具有优良

的气密性，适用于自动化的组件封装。本次实训中采用的是EVA膜。

2.玻璃-上盖板材料

玻璃是覆盖在电池板正面的上盖板材料，构成组件最外层，既要求透光高，

又要坚固，耐风霜雨雪，经受沙砾冰雹冲击，起到长期保护电池作用。

普通玻璃体内含铁量过高及玻璃表面的光反射过大是降低太阳能利用率的

主要原因。目前在商业化生产中标准太阳能电池组件的上盖板材料通常采用低铁

钢化玻璃，其特点是：透光率高、抗冲击能力强、使用寿命长。厚度一般为3.2mm，

透光率达90%以上，对于波长大于1200nm的红外线有较高的反射率，同时能耐

太阳紫外线的辐射。

3.背面材料

组件底板对电池既有保护作用又有支撑作用。对底板的一般要求为：具有良

好的耐气候性能，能隔绝从背面进来的潮气和其他有害气体：在层压温度下不起

任何变化：与黏结材料结合牢固。一般所用的底板材料为玻璃、铝合金、有机玻

璃以及PVF复合膜等。目前生产上较多应用的是PVF复合膜。

4.边框

平板式组件应有边框，以保护组件和便于组件与方阵支架的连接固定。边框

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与结剂构成组件边缘的密封。边框材料主要有不锈钢、铝合金、橡胶及塑料等。

由于铝合金密度低，强度比较高，接近或超过优质钢，具有很好的抗腐蚀性，因

此常用铝合金做太阳能电池边框材料。

5.接线盒

保护整个发电系统，起到电流中转站的作用

6.硅胶

密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。

7.电池片

太阳能电池片分为晶硅类和非晶硅类，晶硅类又分为单晶硅和多晶硅，本次

课程设计采用的是125*125的单晶硅太阳能电池片。单晶硅的优点有：高效率，

低衰减，可靠性强；先进的扩散技术，保证了片间片内的良好均匀性，降低了电

池片之间的匹配损失；运用先进的管式PECVD成膜技术，使得覆盖在电池表面的

深蓝色氮化硅减反射膜致密、均匀、美观；应用高品质的金属浆料制作电极和背

场。确保了电极良好的导电性、可焊性以及背场的平整性；高精度的丝网印刷图

形，使得电池片易于自动焊接。

三、设计原理及组装

1.设计原理

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，

它利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，这

种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此，太阳能电池又称为“光伏电

池”。只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流，在物理学上称为太阳能光伏，

简称光伏。最简单的太阳能电池是由p-n结构成的，当太阳光照射PN结时，在

半导体内的电子由于获得了光能而释放电子，相应地便产生了电子-空穴对，并

在势垒电场的作用下，电子被驱向N型区，空穴被驱向P型区，从而使N