光伏板是什么原理,怎么加工而成的,用了哪些材料?
光伏板正式叫太阳能光伏组件,核心是利用光生伏特效应,把太阳光的光能直接转化成直流电。
一、发电原理:光生伏特效应
1.核心是硅半导体PN结:P型硅(空穴多,带正电)、N型硅(自由电子多,带负电)贴合在一起,接触面形成PN结,自带内建电场。
2.太阳光照射到硅片上,光子能量打在硅原子上,把电子撞出来,产生电子‑空穴对。
3.PN结的电场把电子推向N侧,空穴推向P侧,两边积累正负电荷,就产生电压。
4.接上外部电路,电子流动,输出直流电;再通过逆变器把直流电变成家用/电网用的交流电。
简单理解:阳光照上去,硅内部分离正负电荷,就像一个被阳光充电的电池。
二、主要用到的材料
1.电池片(发电核心,占技术核心)
主流是单晶硅电池片,其次多晶硅;现在N型TOPCon、HJT异质结是新一代主流。
原料:金属硅(工业硅)→提纯得到多晶硅料,再拉成单晶硅棒,切片得到硅片。
掺杂材料:硼(P型)、磷(N型),用来制造PN结。
表面:减反膜(氮化硅),减少阳光反射,让更多光进入硅片。
电极:正面银栅线(银浆)、背面铝浆,用来把产生的电收集导出。
2.组件封装材料(把电池片做成整块光伏板)
1.钢化超白玻璃:面板,高透光,保护电池,抗冰雹风沙。
2.EVA胶膜:热熔胶膜,加热融化,把玻璃、电池片、背板牢牢粘在一起,密封绝缘。
3.太阳能电池片:几十片电池片串联,一块板一般60片/72片。
4.背板:耐候塑料复合膜(TPT/KPK),防水、防潮、绝缘,挡住水汽从背面进去。
5.铝合金边框:铝型材,加固、安装固定,接地防雷。
6.接线盒:装在板子背面,内含二极管,防止部分被遮挡时电池片烧坏,引出正负极线缆。
7.焊带(铜镀锡):薄铜带,把一片片电池片焊接串联起来。
简要物料清单:工业硅→多晶硅料→硅棒→硅片→电池片;再搭配玻璃、EVA、背板、铝框、接线盒、焊带、银铝浆料。
三、完整加工制造两大阶段
分为:硅料→硅片→电池片(电池制造)+电池片封装成光伏组件(光伏板成品)
阶段1:从矿石做成太阳能电池片
1.工业硅冶炼:石英砂(二氧化硅)+碳,电弧炉高温还原,得到金属硅(工业硅)。
2.提纯:多晶硅料:改良西门子法,把工业硅做成高纯多晶硅,纯度达到99.9999%以上(6N‑9N),杂质会大幅降低发电。
3.拉单晶铸锭
单晶硅:直拉法CZ,把多晶硅融化,拉出圆柱形单晶硅棒。
多晶硅:铸锭,浇铸成方形硅锭。
4.切片:硅棒切方,用金刚线切成薄薄硅片(厚度约130‑150微米,比纸薄)。
5.硅片清洗制绒:化学腐蚀,表面做成微小凹凸纹理,减少光反射,吸光更多。
6.掺杂做PN结:高温扩散,把磷/硼掺入硅片,形成PN结,具备发电基础。
7.镀膜:沉积氮化硅减反射膜,深蓝色就是这层膜的颜色。
8.印刷电极:丝网印刷银浆、铝浆,烘干烧结,形成正面细银栅线、背面铝背场。
到此得到太阳能电池片,一片只有0.5V左右电压,电流几安培。
阶段2:电池片封装成成品光伏板(组件车间)
1.串焊:用镀锡铜焊带,把几十片电池片一片接一片串联,提升总电压。
2.层叠铺设:从下往上摆放:钢化玻璃→EVA胶膜→串好的电池阵列→第二层EVA胶膜→背板。
3.层压:放进层压机,抽***+高温,EVA熔化,把所有层牢牢压合密封,排出气泡。
4.修边、装铝边框:切掉多余胶膜,四周压入铝合金边框打胶密封。
5.安装接线盒:背面粘贴接线盒,把电池串引出导线焊进盒内,灌胶密封防水。
6.EL检测、通电测试:EL红外拍照检查内部有无隐裂;测实际功率、开路电压、短路电流,分功率等级。
7.清洗、贴铭牌、包装出厂。
一、发电原理:光生伏特效应
1.核心是硅半导体PN结:P型硅(空穴多,带正电)、N型硅(自由电子多,带负电)贴合在一起,接触面形成PN结,自带内建电场。
2.太阳光照射到硅片上,光子能量打在硅原子上,把电子撞出来,产生电子‑空穴对。
3.PN结的电场把电子推向N侧,空穴推向P侧,两边积累正负电荷,就产生电压。
4.接上外部电路,电子流动,输出直流电;再通过逆变器把直流电变成家用/电网用的交流电。
简单理解:阳光照上去,硅内部分离正负电荷,就像一个被阳光充电的电池。
二、主要用到的材料
1.电池片(发电核心,占技术核心)
主流是单晶硅电池片,其次多晶硅;现在N型TOPCon、HJT异质结是新一代主流。
原料:金属硅(工业硅)→提纯得到多晶硅料,再拉成单晶硅棒,切片得到硅片。
掺杂材料:硼(P型)、磷(N型),用来制造PN结。
表面:减反膜(氮化硅),减少阳光反射,让更多光进入硅片。
电极:正面银栅线(银浆)、背面铝浆,用来把产生的电收集导出。
2.组件封装材料(把电池片做成整块光伏板)
1.钢化超白玻璃:面板,高透光,保护电池,抗冰雹风沙。
2.EVA胶膜:热熔胶膜,加热融化,把玻璃、电池片、背板牢牢粘在一起,密封绝缘。
3.太阳能电池片:几十片电池片串联,一块板一般60片/72片。
4.背板:耐候塑料复合膜(TPT/KPK),防水、防潮、绝缘,挡住水汽从背面进去。
5.铝合金边框:铝型材,加固、安装固定,接地防雷。
6.接线盒:装在板子背面,内含二极管,防止部分被遮挡时电池片烧坏,引出正负极线缆。
7.焊带(铜镀锡):薄铜带,把一片片电池片焊接串联起来。
简要物料清单:工业硅→多晶硅料→硅棒→硅片→电池片;再搭配玻璃、EVA、背板、铝框、接线盒、焊带、银铝浆料。
三、完整加工制造两大阶段
分为:硅料→硅片→电池片(电池制造)+电池片封装成光伏组件(光伏板成品)
阶段1:从矿石做成太阳能电池片
1.工业硅冶炼:石英砂(二氧化硅)+碳,电弧炉高温还原,得到金属硅(工业硅)。
2.提纯:多晶硅料:改良西门子法,把工业硅做成高纯多晶硅,纯度达到99.9999%以上(6N‑9N),杂质会大幅降低发电。
3.拉单晶铸锭
单晶硅:直拉法CZ,把多晶硅融化,拉出圆柱形单晶硅棒。
多晶硅:铸锭,浇铸成方形硅锭。
4.切片:硅棒切方,用金刚线切成薄薄硅片(厚度约130‑150微米,比纸薄)。
5.硅片清洗制绒:化学腐蚀,表面做成微小凹凸纹理,减少光反射,吸光更多。
6.掺杂做PN结:高温扩散,把磷/硼掺入硅片,形成PN结,具备发电基础。
7.镀膜:沉积氮化硅减反射膜,深蓝色就是这层膜的颜色。
8.印刷电极:丝网印刷银浆、铝浆,烘干烧结,形成正面细银栅线、背面铝背场。
到此得到太阳能电池片,一片只有0.5V左右电压,电流几安培。
阶段2:电池片封装成成品光伏板(组件车间)
1.串焊:用镀锡铜焊带,把几十片电池片一片接一片串联,提升总电压。
2.层叠铺设:从下往上摆放:钢化玻璃→EVA胶膜→串好的电池阵列→第二层EVA胶膜→背板。
3.层压:放进层压机,抽***+高温,EVA熔化,把所有层牢牢压合密封,排出气泡。
4.修边、装铝边框:切掉多余胶膜,四周压入铝合金边框打胶密封。
5.安装接线盒:背面粘贴接线盒,把电池串引出导线焊进盒内,灌胶密封防水。
6.EL检测、通电测试:EL红外拍照检查内部有无隐裂;测实际功率、开路电压、短路电流,分功率等级。
7.清洗、贴铭牌、包装出厂。