电子展|光伏组件构成主要材料深度解析

电子展了解到，组件是光伏发电系统重要的组成部件，它主要由电池片、玻璃、EVA胶膜、光伏背板、铝合金边框、接线盒等组成，这些材料和部件对电池组件的质量、性能和使用寿命影响都很大。另外，组件在整个光伏发电系统中的成本，占到光伏发电系统建设总成本的50％以上，而且组件的质量好坏，直接关系到整个光伏发电系统的质量、发电效率、发电量、使用寿命、收益率等。因此了解构成组件的各种原材料和部件的技术特性，熟悉电池组件的制造工艺技术和生产流程非常重要。

硅电池片硅电池片的基片材料是P型的单晶硅或多晶硅，它通过专用切割设备将单晶硅或多晶硅硅棒切割成厚度为180μm左右的硅片后，再经过一系列的加工工序制作而成。

硅电池片的特点

电子展了解到，硅电池片是电池组件中的主要材料，合格的硅电池片应具有以下特点。① 具有稳定高效的光电转换效率，可靠性高。② 采用先进的扩散技术，保证片内各处转换效率的均匀性。③ 运用先进的PECVD成膜技术，在电池片表面镀上深蓝色的氮化硅减反射膜，颜色均匀美观。④ 应用高品质的银和银铝金属浆料制作背场和栅线电极，确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性。⑤ 高精度的丝网印刷图形和高平整度，使得电池片易于自动焊接和激光切割。

硅电池片的分类及外观结构

硅电池片按用途可分为地面用晶体硅电池、海上用晶体硅电池和空间用晶体硅电池，按基片材料的不同分为单晶硅电池和多晶硅电池。硅电池片常见的规格尺寸有125mm×125mm、156mm×156mm、156.75mm×156.75mm等，目前主流应用的大部分是156.75mm×156.75mm的，电池片厚度一般在180～200μm。电池片表面有一层蓝色的减反射膜，还有银白色的电极栅线。其中很多条细的栅线，是电池片表面电极向主栅线汇总的引线，几条宽一点的银白线就是主栅线，也叫电极线或上电极（目前在生产的有4条、5条甚至12条主栅线的电池片）。电池片的背面也有几条与正面相应的间断银白色的主栅线，叫作下电极或背电极。电池片与电池片之间的连接，就是把互连条焊接到主栅线上实现的。一般正面的电极线是电池片的负极线，背面的电极线是电池片的正极线。太阳电池无论面积大小（整片或切割成小片），单片的正负极间输出峰值电压都是在0.52～0.56V。而电池片的面积大小与输出电流和发电功率成正比，面积越大，输出电流和发电功率越大。

单晶硅与多晶硅电池片的区别

由于单晶硅电池片和多晶硅电池片前期生产工艺的不同，它们从外观到电性能都有一些区别。电子展了解到，从外观上看，单晶硅电池片四个角呈圆弧缺角状，表面没有花纹；多晶硅电池片四个角为方角，表面有类似冰花一样的花纹。单晶硅电池片减反射膜绒面表面颜色一般呈现为黑蓝色，多晶硅电池片减反射膜绒面表面颜色一般呈现为蓝色。对于使用者来说，相同转换效率的单晶硅电池和多晶硅电池是没有太大区别的。单晶硅电池和多晶硅电池的寿命和稳定性都很好。虽然单晶硅电池的平均转换效率比多晶硅电池的平均转换效率高1％左右，但是由于单晶硅太阳电池只能做成准正方形（4个角是圆弧），当组成电池组件时就有一部分面积填不满，而多晶硅电池片是正方形，不存在这个问题，因此对于光伏电池组件的效率来讲几乎是一样的。

另外，由于两种电池材料的制造工艺不一样，多晶硅电池制造过程中消耗的能量要比单晶硅电池少30％左右，所以过去几年多晶硅电池占全球电池总产量的份额越来越大，制造成本也大大小于单晶硅电池，从生产工艺角度看，使用多晶硅电池更节能、更环保。随着多晶硅电池片制造技术的不断发展，多晶硅电池片的转换效率已经从目前的17％～17.5％，提高到18％以上，也成为高效电池片。该高效多晶电池片与传统的多晶电池片相比，除了表面颜色变成了黑色以为，外观上看不出其它差异。但实际上，这种电池片比传统的电池片，效率高出0.3％～0.7％，而原有多晶硅电池片生产技术，想让其效率提高0.1％都难度很大。高效多晶电池片的技术原理，就是将原有电池表面较大尺寸的凹坑经过化学刻蚀的方法处理成许多细小的小坑，即在原有电池的纳米结构上生成纳米尺寸小孔，让电池表面的反射率从原来的15％降到5％左右。

硅电池片的等效电路分析

可以形象地把太阳电池的内部看成是一个光电池和一个硅二极管的复合体，既在光电池的两端并联了一个处于正偏置的二极管，同时电池内部还有串联电阻和并联电阻的存在。由于二极管存在，在外电压的作用下，会产生通过二极管P-N结的漏电流Id，这个电流与光生电流的方向相反，因此会抵消小部分光生电流。串联电阻主要是由半导体材料本身的体电阻、扩散层横向电阻、金属电极与电池片体的接触电阻及金属电极本身的电阻几部分组成，其中扩散层横向电阻是串联电阻的主要形式。

文章来源：电气设计圈