太阳能电池检测设备方案

第一篇：太阳能电池检测设备方案

太阳能电池检测设备方案

学习单位：安徽师范大学 完成时间：2011-1-25 版本：Sun Source Check V1.0

一、主控芯片：STM32F103VC 资源介绍：128K Flash

20K SRAM

USB2.0

SPI CAN I2C 12bitAD DA ；

STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE增强型系列使用高性能的ARM® Cortex™-M3 32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达512K字节的闪存和64K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C、3个SPI、2个I2S、1个SDIO、5个USART、一个USB和一个CAN。(参考价格：22元/pcs)

二、AD芯片：AD7705 资源介绍：16bit AD

两路差分输入通道

增益可编程放大器PGA；

器件包括由缓冲器和增益可编程放大器（PGA）组成的前端模拟调节电路、Σ-Δ调制器、可编程数字滤波器等部件。能直接将传感器测量到的2路微小信号进行A/D转换，同时还具有高分辨率、宽动态范围、自校准、优良的抗噪声性能以及低电压、低功耗等特点，非常适合应用在仪表测量、工业控制等领域。(参考价格：20元/pcs)

芯片工作在5V系统下，参考电压选取2.5V。分辨率=2.5V/2 =3.8*10V=0.04mV

三、开关电源：

1、选取90W可调开关电源用于电源模块，输出电压范围0-30V，电流范围0-3A。通过PWM控制实现输出可调，选取适当的光耦隔离(考虑光耦速度，匹配PWM控制信号的频率)。

2、考虑系统工作所需电压为3.3V、5V、1.2V。故需要稳定的5V电压供给系统使用，采用小功率变压器配合7805产生，同时作为固定电压输出。

四、低阻测量： 通过可控恒流源输出固定值的电流，通过待测电阻，测量端电压。利用伏安法测出电阻值，要确保恒流源的精度，其次AD的精度，以及对数据采集的处理(采集多少个数据如何处理)。也就是所谓的四线测量法，采用图解说明如下：

五、控制面板：

1、一对电流检测接口、一对电压接口、一对可调输出接口(恒压源、恒流源共用)。电压和电流检测接口组成四线测量法接口。

2、通过按键切换工作方式，电压检测、电流检测、电阻检测、电压源输出、电流源输出。

3、作为电压、电流源输出时，通过一对按键用于调节电压电流值(初始值为0V、0A；单步步进值：0.1V、1mA；当按键处于长按下的状态，连续步进值：1V、100mA)

4、作为低阻测量时，采用四线法接口，将电流检测接口切换至可调电流源，同时电压检测不变。

5、显示部分采用LCD分栏显示（待选LCD12864、TFT280*320），电压电流源输出一直保持显示状态。

六、框架结构：

七、参数测量的功能抽象：

1、电压、电流参数测量时，两对端子通过信号调理、隔离电路分别接入AD7705的两个通道。

2、电阻参数测量时，电压端子不变，电流端子通过程控开关切换至恒流源上。

3、功能选择考虑到MUX数据开关阻值问题，采用继电器替代。

4、采样电阻选取大功率电阻(宜选取0.1欧姆10W)。

八、电源部分的功能抽象：

1、电源与控制部分采用光耦隔离。

2、取样电阻选取适当的大功率电阻(宜选取1欧姆10W)。

3、电压、电流采集通过信号调理、隔离电路与STM32f103的内部AD连接。

九、电流源部分：

选取适当的MAXIM恒流源芯片，自动匹配待测电阻所需的最佳电流。(普遍常用AD公司REF200恒流源芯片)

十、电源监测部分的信号调理：

1、网络增益=(90K/1000K)*(1+20K/180K)=1/10；

2、电源输出最大电压为30V，STM32的AD电压范围0-3.3V。R1和R2组成分压网络，此处电阻选取精度为0.1%的色环电阻。

3、TL084工作电压选取5V单电源即可满足需求。

1、网络增益=1，电压跟随器，用于隔离。

2、电源输出最大电流为3A，取样电阻上的电压最大为3V，而STM32的电压范围0-3.3V。

3、TL084工作电压选取正负5V双电源即可满足需求，考虑到内部管子压降，不能满足小信号的调理(除非选取rail-to-rail型的运放)。

十一、参数测量部分的信号调理：

1、网络增益=(9K/200K)*(1+20K/180K)=1/20；

2、AD7705的AD电压范围0-2.5V，由此可知网络前端最大输入电压为50V。R1和R2组成分压网络，此处电阻选取精度为0.1%的色环电阻。

3、TL084工作电压选取正负5V双电源即可满足需求，考虑到内部管子压降，不能满足小信号的调理(除非选取rail-to-rail型的运放)。

4、当电压过小时，配置AD7705的内部增益，实现低电压的检测，具体的处理方式：先在AD7705的增益为1的情况下获得电压值V0然后将V0匹配在适当增益A下(1、2、4、8、16、32、64、128)，满足V=A* V0<2.5V的最佳A值，此部分由STM32内部软件算法完成。

1、网络增益=1，电压跟随器，用于隔离。

2、AD7705的AD电压范围0-2.5V，由此可知网络前端最大输入电压为2.5V。最大电流=最大电压/取样电阻=25A。

3、TL084工作电压选取正负5V双电源即可满足需求，考虑到内部管子压降，不能满足小信号的调理(除非选取rail-to-rail型的运放)。

4、当电流过小时，配置AD7705的内部增益，实现小电流的检测，具体的处理方式：先在AD7705的增益为1的情况下获得取样电阻上的电压值V0然后将V0匹配在适当增益A下(1、2、4、8、16、32、64、128)，满足V=A* V0<2.5V的最佳A值，此部分由STM32内部软件算法完成。

Lyzhangxiang

第二篇：太阳能电池片检测技术

目录

1、课题来源、背景及研究意义…………………………………………………………….............................21.1课题来源……………………………………………………………................................................2 1.2课题背景……………………………………………………………................................................2 1.3课题研究意……………………………………………………………............................................3

2、国内外研究现状……………………………………………………………................................................4

2.1 基于电致发光的太阳能电池片视觉检测………………………..................................................4

2.2 基于光致发光的太阳能电池片视觉检测………………………..................................................7

2.3 基于红外热像仪的太阳能电池片视觉检测………………………..............................................8

2.4 基于计算机的太阳能电池片视觉检测………………………......................................................9 2.4.1电池正面印刷及表明缺陷类型………………….....................................................9 2.4.2电池片背面印刷及表面缺陷………………………...............................................10

3、拟研究的主要内容……………………………………………………………...........................................10

4、研究难点……………………………………………………………................................................……...11

5、参考文献……………………………………………………………................................................……...12 基于视觉的太阳能电池片检测技术

1、课题来源、背景及研究意义

1.1课题来源

本课题来源于企业的科技合作项目“太阳能电池片全自动焊接机”，主要研究基于视觉的太阳能电池片表面缺陷和位姿信息的检测，在电池片串焊前，及时剔除不合格产品，并为后续焊接提供电池片的位姿信息以进行精密操作和定位，确保焊接质量。1.2课题背景

石油、天然气、煤炭等不可再生能源随着人类的使用变得越来越少。同时全球能源需求快速增长，寻找新能源改善现有能源结构变得非常紧迫。太阳能是解决全球能源问题最有前途的替代能源。专家预测，到2050年，太阳能将占人类使用能源的35%以上，成为第一大能源。太阳能是最具开发和应用前景的可再生能源之一，光伏发电是利用太阳能的最佳途径之一[2]。

[1]

图1 地球上每年蕴含的太阳能、地热能、风能、潮汐能、水能

根据赫尔穆特凯泽咨询公司(Helmut Kaiser Consultancy)调查分析, 到2015 年新能源市场将呈现多样化的发展趋势, 其中水力发电360 亿美元、风力发电241 亿美元、太阳热能142 亿美元、地热能45 亿美元、生物质能42.4 亿美元, 而太阳能光电市场将达461 亿美元, 可见太阳能发电是今后一段时期主要发展的新能源[3]。欧盟制订了“百万屋顶太阳能计划”, 德国制订了“十万屋顶太阳能计划”, 日本推出了“新阳光计划”, 美国加州推出了“百万太阳能屋顶法案”。我国在2009 年3 月, 财政部、住房和城乡建设部联合发布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》 与《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》 , 对符合条件的太阳能光电建筑应用示范项目给予相应的补贴。各国对太阳能的财政补助使太阳能装机容量大幅提升。

图2 2002—2008年世界各国太阳能装机容量

中投顾问发布的《2010—2015年中国太阳能光伏设备市场投资分析及前景预测报告》指出，光伏 的未来市场在亚洲，而中国将成为全球光伏制造设备的一个主要增长动力。

表1 2009年世界太阳能发电并联产品产能分布

由表1可以看出中国在结晶硅太阳能电池和结晶硅太阳能电池组件的生产上占有绝对优势，中国所占份额高的原因是销售价格低。

美国半导体厂家启钥式出售太阳能电池生产装置后，几乎谁都能生产太阳能电池，于是企业很容易进入该领域[4]。（Turnkey:美国企业界流行的一句话，意思是把顾客所需要的东西“全部”提供给他们，也可以理解为客户在投入资金后立即得到产出。照字面来看，turnkey为转钥，也就是，负责承包专案的厂商，从头负责到尾，最后交给客户一把钥匙，客户只要把钥匙一转，系统便可开始运作的意思。）

表2 世界太阳能电池产量前10位生产厂家

由表2可以看出中国的太阳能电池产量逐年增加，产量进入世界前十位的生产厂家也逐年增加。1.3课题的研究意义

缺陷的存在会降低太阳能电池的转换效率及使用寿命，造成了较大的经济损失[5]。电池片的缺陷会导致电池片组件特性出现水桶效应。

提高合格率，避免有缺陷的电池片进入太阳能光伏组件。使用合格的硅片对于保证后续处理环节的有效性至关重要。在太阳能电池片串焊前才用视觉检测技术剔除有缺陷的电池片意义重大。显著降低硅片断裂的风险，并最大限度地减少停机时间。图2 太阳能电池组的水桶效应

目前大多数太阳能生产厂家采用人工的方式检测电池片的表面质量，依赖工人的视觉判断，因此带来了许多检测问题。计算机视觉检测相对与人工视觉具有一下优点：

1、能够实现检测过程的自动化

2、检测精度和可靠性高

3、检测效率高

目前工业化晶体硅太阳电池在制造过程中通常采用丝网印刷、高温烧结、互联、层压封装等生产工艺，其中丝网印刷的机械应力、焊接的热应力、高温烧结的热应力、层压封装的机械应力等不可避免会引入一些缺陷，包括隐裂、碎片、断栅、虚焊等，这类缺陷的存在极大地影响了太阳电池的光电转化效率和电池的寿命。据估计，每条组件生产线每年由于缺陷带来的直接经济损失约为60 万美元，故有效的检测手段是非常必要的。

2、国内外研究现状

太阳能电池视觉检测的种类

基于电致发光

视觉检测

基于近红外图像

视觉检测

基于光致发光 视觉检测

太阳能电池 视觉检测 基于红外热像仪

视觉检测

基于计算机 视觉检测

2.1 基于电致发光的太阳能电池片视觉检测

原理：

硅太阳能电池与半导体发光二极管(LED)一样, 在一定偏压下会因载流子的辐射复合而产生发光现象, 其EL的波长范围为近红外波段850~1 200 nm, 发光强度随偏压的增大而增强。正向偏压下EL

的光强反映了少数载流子的数目和少子的扩散长度。若某区域EL 强度较低, 则表明该处存在质量缺陷。

工作条件：

1、在暗箱中成像。

2、摄像头前加红外滤镜。

3、拍摄冷却温度为-25°

检测项目：隐裂、碎片、虚焊、断栅及内阻差异。

[5]

图3 电致发光成像示意图

EL（电致发光）成像只需不到1 s的成像时间且使用CCD 相机即可拍摄，图4 图像处理工程

CCD 采集的硅太阳电池原始图像硅太阳电池去噪图像硅太阳电池小波分析增强图像二值化

图5 电池片隐裂图像

如上图所示在电致发光情况下检测出了清晰的太阳电池裂纹，而这种隐裂可见光下是无法观测到的。

图6 电池片显裂图像

在可见光下仅可看到此电池片的显裂，而在EL 图像中电池的显裂及隐裂均被识别出来

图7 硅太阳能电池组件的近红外图像及使用SOBEL算子滤波得到的电池边缘增强图像

图8 武汉高博光电科技有限公司半自动EL测试仪

图9瑞士库迈思（Komax）全自动EL测试仪

2.2 基于光致发光的太阳能电池片视觉检测

工作条件：

1、在暗室中成像。

2、摄像头前加滤光片。

3、拍摄头冷却至-50°

检测项目：Si 片原材料缺陷、内阻差异、显裂、隐裂。

图10 光致发光的原理图

图11 高效率单晶Si太阳电池的PL图像

图12 原材料缺陷pl图

图13 内阻差异pl图

图14 显裂pl图

图15 隐裂pl图

2.3 基于红外热像仪的太阳能电池片视觉检测

工作条件：

1、电池组件在太阳光或辅助光源下工作

或短路。

2、避免强烈的太阳光或辅助光源的反射。

3、应使热像仪镜头曲面轴线与拍摄目标

垂直。检测项目：

因电池片缺陷或生产过程中被遮挡而产生的热斑，正常工作的电池片产生的能量回被热斑消耗

图16 电池片红外热像仪检测（日本NEC 公司TH9260 红外热像仪）

图17 电池组件红外热像仪检测

2.4 基于计算机的太阳能电池片视觉检测

工作条件：

1、摄像头分辨率高。

2、计算机处理速度快。

3、在可见光下工作。

检测项目：尺寸测量、位置检测、外形破损检测、丝印线路缺陷检测、电池片颜色分类。2.4.1电池正面印刷及表明缺陷类型

缺口 污点

电极缺陷 白点

丝印不均匀 断线

水痕 雾亮面

图18电池片正面印刷及表明缺陷检测系统 图19 电池板颜色分类系统

2.4.2电池片背面印刷及表面缺陷

图20 凸点 图21 电极缺陷 图22 污点 图23 边缘缺陷

图24 电池片背面印刷及表面缺陷检测系统

3、拟研究的主要内容 本课题为采用视觉检测太阳能电池片的各种缺陷问题。研究的主要内容为采用计算机和摄像头采集电池片的图像，并通过相应的软件编程对图像进行处理以检测电池片的是否存在缺陷。

4、研究难点

1、电池片的缺陷比较多，缺陷不易区别分类。

2、电池片表面的图像复杂使缺陷特征不易提取。参考文献

[1] 徐中东.中国光伏产业现状与发展战略探析.河北学刊.2010, 30(5): 144-146 [2] 高军武，陶崇勃.国内外太阳能光伏产业市场状况与发展趋势.电气技术.2009,(8): 89-92 [3] 梁昌鑫, 陈孝祺.太阳能电池现状及其发展前景.上海电机学院报.2010, 13(3): 182-186 [4] 罗承先.太阳能发电的普及与前景.中外能源.2010, 12(11): 33-39 [5] 董 栋，陈光梦.基于近红外图像的硅太阳能电池故障检测方法.信息与电子工程.8(5):539-543

第三篇：设备检测方法

常用的无损探伤方法有：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤(也叫着色探伤)、涡流探伤、γ射线探伤、萤光探伤等方法。

基本检测方法所检测的缺陷位置。PT--渗透（检测表面缺陷），MT--磁粉（检测表面及近表面缺陷）RT--射线/UT--超声（检测内部缺陷）

压力容器的检测分有损检测和无损检测和密封性检验

一、有损检测的方法

现代有损检测的定义是：对材料进行破坏性试验，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。

（一）机械性能试验

它包括拉伸、弯曲、冲击、硬度等内容。

由于以上检验需要将材料（或试件）在精密的实验仪器上做相应的检验，因此，它可以直观、准确的检测出材料和容器制造中的焊接接头的内部及表面的结构，性能，因此，广泛应用于压力容器的材料、制造等领域。

（二）其他性能试验

它包括金相、腐蚀、化学成分等内容。

借助金相仪、化学腐蚀、化学分析仪等，对材料和试件进行钢材组织检测，是压力容器不可或缺的一项检验手段。

二、无损检测方法

现代无损检测的定义是：在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。

（一）射线检测

射线检测技术一般用于检测焊缝和铸件中存在的气孔、密集气孔、夹渣和未融合、未焊透等缺陷。另外，对于人体不能进入的压力容器以及不能采用超声检测的多层包扎压力容器和球形压力容器多采用Ir或Se等同位素进行γ射线照相。但射线检测不适用于锻件、管材、棒材的检测。

射线检测方法可获得缺陷的直观图像，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确，检测结果有直观纪录，可以长期保存。但该方法对体积型缺陷（气孔、夹渣）检出率高，对体积型缺陷（如裂纹未熔合类），如果照相角度不适当，容易漏检。另外该方法不适宜较厚的工件，且检测成本高、速度慢，同时对人体有害，需做特殊防护。

（二）超声波检测

超声检测（Ultrasonic Testing，UT）是利用超声波在介质中传播时产生衰减，遇到界面产生反射的性质来检测缺陷的无损检测方法。

超声检测既可用于检测焊缝内部埋藏缺陷和焊缝内表面裂纹，还用于压力容器锻件和高压螺栓可能出现裂纹的检测。

该方法具有灵敏度高、指向性好、穿透力强、检测速度快成本低等优点，且超声波探伤仪体积小、重量轻，便于携带和操作，对人体没有危害。但该方法无法检测表面和近表面的延伸方向平行于表面的缺陷，此外，该方法对缺陷的定性、定量表征不准确。

（三）磁粉检测

磁粉检测（Magnetic Testing，MT）是基于缺陷处漏磁场与磁粉相互作用而显示铁磁性材料表面和近表面缺陷的无损检测方法。

在以铁磁性材料为主的压力容器原材料验收、制造安装过程质量控制与产品质量验收以及使用中的定期检验与缺陷维修监测等及格阶段，磁粉检测技术用于检测铁磁性材料表面及近表面裂纹、折叠、夹层、夹渣等方面均得到广泛的应用。

磁粉检测的优点在于检测成本低、速度快，检测灵敏度高。缺点在于只适用于铁磁性材料，工件的形状和尺寸有时对探伤有影响。

（四）渗透检测

渗透检测（PenetrantTest，PT）是基于毛细管现象揭示非多孔性固体材料表面开口缺陷，其方法是将液体渗透液渗入工件表面开口缺陷中，用去除剂清除多余渗透液后，用显像剂表示出缺陷。

渗透检测可有效用于除疏松多孔性材料外的任何种类的材料，如钢铁材料、有色金属材料、陶瓷材料和塑料等材料的表面开口缺陷。随着渗透检测方法在压力容器检测中的广泛应用，必须合理选择渗透剂及检测工艺、标准试块及受检压力容器实际缺陷试块，使用可行的渗透检测方法标准等来提高渗透检测的可靠性。

该方法操作简单成本低，缺陷显示直观，检测灵敏度高，可检测的材料和缺陷范围广，对形状复杂的部件一次操作就可大致做到全面检测。但只能检测出材料的表面开口缺陷且不适用于多孔性材料的检验，对工件和环境有污染。渗透检测方法在检测表面微细裂纹时往往比射线检测灵敏度高，还可用于磁粉检测无法应用到的部位。

（五）声发射检测

声发射（Acoustic Emission,AE）是指材料或结构受外力或内力作用产生变形或断裂，以弹性波形式释放出应变能的现象。而弹性波可以反映出材料的一些性质。声发射检测就是通过探测受力时材料内部发出的应力波判断容器内部结构损伤程度的一种新的无损检测方法。

压力容器在高温高压下由于材料疲劳、腐蚀等产生裂纹。在裂纹形成、扩展直至开裂过程中会发射出能量大小不同的声发射信号，根据声发射信号的大小可判断是否有裂纹产生、及裂纹的扩展程度。

声发射与X射线、超声波等常规检测方法的主要区别在于它是一种动态无损检测方法。声发射信号是在外部条件作用下产生的，对缺陷的变化极为敏感，可以检测到微米数量级的显微裂纹产生、扩展的有关信息，检测灵敏度很高。此外，因为绝大多数材料都具有声发射特征，所以声发射检测不受材料限制，可以长期连续地监视缺陷的安全性和超限报警。

（六）磁记忆检测

磁记忆(Metal magnetic memory, MMM)检测方法就是通过测量构件磁化状态来推断其应力集中区的一种无损检测方法，其本质为漏磁检测方法。

压力容器在运行过程中受介质、压力和温度等因素的影响，易在应力集中较严重的部位产生应力腐蚀开裂、疲劳开裂和诱发裂纹，在高温设备上还容易产生蠕变损伤。磁记忆检测方法用于发现压力容器存在的高应力集中部位，它采用磁记忆检测仪对压力容器焊缝进行快速扫查，从而发现焊缝上存在的应力峰值部位，然后对这些部位进行表面磁粉检测、内部超声检测、硬度测试或金相组织分析，以发现可能存在的表面裂纹、内部裂纹或材料微观损伤。

磁记忆检测方法不要求对被检测对象表面做专门的准备，不要求专门的磁化装置，具有较高的灵敏度。金属磁记忆方法能够区分出弹性变形区和塑性变形区，能够确定金属层滑动面位置和产生疲劳裂纹的区域，能显示出裂纹在金属组织中的走向，确定裂纹是否继续发展。是继声发射后第二次利用结构自身发射信息进行检测的方法，除早期发现已发展的缺陷外，还能提供被检测对象实际应力---变形状况的信息，并找出应力集中区形成的原因。但此方法目前不能单独作为缺陷定性的无损检测方法，在实际应用中，必须辅助以其他的无损检测方法。

三.密封性检验

水压试验和气压实验

第四篇：太阳能电池专业英语

A 1.中文：暗饱和电流

英文：Dark Saturation Current 解释：没有光照的条件下，将PN结反偏达到饱和时的电流。降低暗饱和电流利于提高电池品质

在以下的理想二极管公式中，I =流过二极管的总电流;I0 = “暗饱和电流”, V = 加在二极管两端的电压

B 1.中文：包装密度

英文：Packing density 解释：组件中被太阳能电池覆盖的面积对比于整个组件的面积。它影响了组件的输出功率及工作温度

2.中文：背电场

英文：Back Surface Field 解释：在电池背面由于重掺杂引起的电场。该电场会排斥少数载流子以使它们远离高复合率的背表面

3.中文：背面反射/底面反射

英文：Rear Surface Reflection 解释：穿过电池而未被吸收的长波光会被电池背面的金属或染料反射回电池，增大吸收概率

4.中文：本底掺杂 英文：Background Doping 解释：电池衬底的掺杂浓度

5.中文：表面制绒

英文：Surface Texturing 解释：用物理或化学的方法将平滑的硅电池表面变得粗糙，增大光捕获，减小反射

6.中文：并网系统

英文：Grid-connected Systems 解释：并网系统指由光伏组件供电的，接入公用电网的光伏系统。这类系统无须蓄电池

7.中文：薄膜太阳能电池

英文：Thin-film Solar Cells 解释：薄膜太阳能电池是通过在衬底上镀光伏材料薄层制成的，厚度从几微米到几十微米不等。成本较低

但效率普遍较低

8.中文：复合

英文：Recommbination 解释：又称为载流子复合，是指半导体中的载流子（电子和空穴）成对消失的过程。

9.中文：表面复合速率

英文：Surface Recombination Velocity 解释：当少子在表面消失时，由于浓度梯度，少子会从电池体流向表面。表面复合速度表征表面复合的强弱。C 1.中文：掺杂

英文：Doping 解释：在本征半导体里加入施主或受主杂质（通常是磷或硼）使半导体内自由载流子浓度变高并使其具有p型或n型半导体的性质

2.中文：串联电阻

英文：Series Resistance 解释：由电池体、电极接触等产生的分压电阻。电池运作时，部分电压降在电池的串联电阻上，影响了电池输出效率

D 1.中文：大气质量/大气光学质量

英文：Air Mass 解释：定义为1/cos(太阳与法线夹角）。表征太阳光到达电池前穿越的大气厚度。不同的AM值还对应不同的太阳光谱

2.中文：带隙

英文：Band Gap 解释：半导体导带与价带之间的能级差。常温下，本征硅的带隙是1.1eV 3.中文：导带 英文：Conduction Band 解释：又名传导带，是指半导体或是绝缘体材料中，一个电子所具有能量的范围。这个能量的范围高于价带（valence band），而所有在导带中的电子均可经由外在的电场加速而形成电流。

4.中文：电池工作温度

英文：Cell Operating Temperature 解释：太阳能电池在受到光照激发产生电流时的实际温度。工作温度通常高于标准测试条件（STC)规定的25摄氏度，并且会影响电池的开路电压

5.中文：电池互联

英文：Cell Interconnection 解释：将电池板串联一起组成电池组件

6.中文：电池降格

英文：Cell Degradation 解释：电池降格指组件在户外工作一段时间后，效能降低。对晶硅电池来说原因包括：电极脱落或被腐蚀，电极金属迁移透过P-N节而降低了并联电阻，减反膜老化，P型材料中形成了硼氧化物 等

7.中文：电流电压特性

英文：Current-Voltage Charateristic 解释：又称为伏安特性，是电子器件的在外部电压偏置的情况下电流随外部变压变化的特性，常用伏安特性曲线来表征。8.中文：电子空穴对

英文：Electron-hole Pair 解释：半导体中，吸收了一个光子能量的电子离开原子束缚，成为自由载流电子，原来的原子则产生了正电荷，等效于一个孔穴，它们合称电子空穴对

9.中文：独立系统

英文：Stand-alone Systems 解释：不接入公用电网的独立光伏发电系统，通常需要蓄电池蓄能以备夜间及阴天使用，也常装备柴油发电机作为补充

10.中文：短路电流

英文：Short Circuit Current(Isc)

解释：在光照下将电池短路，此时流过电池的电流为短路电流。表征电池能产生的光电流强度。

11.中文：多晶硅

英文：Polycrystalline/Multicrystalline silicon

解释：在硅晶体里面，晶向的分布式随机的而不是同一的，相较于单晶硅生产成本低但材料品质也较差

12.中文：等离子增强化学气相沉积法

英文：Plasma enhanced, Chemical Vapor Deposition(PECVD)

解释：一种镀膜技术。常用于在晶硅电池表面镀氮化硅，二氧化硅，氧化铝等薄膜。

E 1.中文：额定功率

英文：Rated Power/Rated Watt 解释：太阳能电池板在国际通行标准条件下（光谱AM1.5，光强1000W／平米，温度25C）测试出来的输出功率，实际的输出功率受使用环境影响

F 1.中文：反偏

英文：Reverse Bias 解释：对于p-n节来说,指n-type接高电势，p-type接低电势

2.中文：方块电阻率/薄层电阻率

英文：Sheet Resistivity 解释：通常表征发射极掺杂浓度的高低。高掺杂则电阻率低但削弱蓝光响应。可通过四点探针测量

3.中文：非晶硅/无定形硅

英文：Amorphous Silicon 解释：硅的一种同素异形体，它的原子间的晶格网络呈无序排列，不存在晶体硅的延展性晶格结构。无定形硅中的部分原子含有悬空键(dangling bond)，虽然可以被氢所填充，但在光的照射下，氢化无定形硅的导电性能将会显著衰退。

4.中文：分布式光伏系统

英文：Distributed PV Systems 解释：小型模块化、分散式、布置在用户附近的，依靠光伏组件发电的电力系统。

5.中文：分流电阻/并联电阻

英文：Shunt Resistance 解释：在太阳能电池等效电路中，并联于电池两端的漏电阻。该电阻会分流掉部分光电流，因此并联电阻越大越好

6.中文：封装

英文：Encapsulation 解释：指将已互联的电池通过层压密封到电池组件里。封装可以实现电池组件防水，防潮，并且增强电池的机械性能。

7.中文：峰瓦

英文：Peak Watts 解释：组件在理想的标准测试条件下的输出功率，该功率值也是组件的额定功率。

8.中文：峰值日照小时数

英文：Peak Sun Hours 解释：这是一个等效概念，表征一天中太阳的辐射总能量。数值上等于一天中太阳的总辐射能量(千瓦时/平方米)除以1 千瓦/平方米

9.中文：伏安特性曲线

英文：I-V Curve 解释：用来表征电子器件的在外部电压偏置的情况下电流随外部变压变化的特性曲线。10.中文：复合

英文：Recommbination

解释：又称为载流子复合，是指半导体中的载流子（电子和空穴）成对消失的过程。

11.中文：复合损失

英文：Recombination Loss

解释：在被电极收集之前 电子与空穴的复合使电能流失。

12.中文：副栅线

英文：Fingers

解释：太阳能电池的电极的一部分，用于收集积累于电池表面的电荷从而形成外电路电流。副栅线通常由丝网印刷金属浆料或者电镀金属形成，宽度小于130微米，与主栅（bus bar）相连。

G 1.中文：跟踪

英文：Tracking 解释：在电池组件上安装智能的制动系统使组件始终朝向太阳以获得最大辐射量

2.中文：光捕获/光陷阱

英文：Light Trapping 解释：通过散射与折射使光进入电池后就被限制在电池内部传播直至大部分被完全吸收

3.中文：光伏效应 英文：Photovoltaic Effect 解释：指在光照激发下的半导体或半导体与金属组合的部位间产生电势差的现象。由于材料内部的参杂不均匀，在内建电场的作用下，受到激励的电子和失去电子的空穴向相反方向移动，而形成了正负两级。此效应最早于1839年由法国物理学家亚历山大·埃德蒙·贝克勒尔发现。

4.中文：光谱响应

英文：Spectral Response 解释：指电池对不同波长的单色光的响应。通常以量子效率来呈现这种响应。

5.中文：光学损失

英文：Optical Loss 解释：入射光由于受到电池的表面反射，电极遮挡等因素影响而无法在电池中激发载流子形成的损失。通过光陷阱的设计和对电极遮挡的优化可以有效减少光学损失。

6.中文：光照强度

英文：Light Intensity 解释：单位面积接收到的光照功率，单位是 瓦/平方米

7.中文：光子

英文：Photon 解释：是传递电磁相互作用的基本粒子，也是电磁辐射的载体。光子具有波利二象性：既能表现经典波的折射、干涉和衍射等性质，作为粒子性的光子只能传递量子化的能量，即： E=hv，其中h是普朗克常数，v是光波的频率。8.中文：光伏建筑一体化

英文：Building Integrated PV(BIPV)解释：是使用太阳能光伏材料取代传统建筑材的一种应用方式，通常利用天窗和外墙是作为最大的接光面，使建筑物本身能够为自身提供能源，可以部分或全部供应建筑用电，而不必用外加方式加装太阳能板。由于在建筑设计阶段提前规划，所以发电率和成本比值最佳。

H 1.中文：耗尽区/耗尽层

英文：Depletion Region 解释：指在P-N节中P型与N型的交界面周围的区域，通常有几个微米宽。由于该区域内建电场的存在，多数载流子被排斥而形成耗尽区。

J 1.中文：激光刻槽埋栅太阳能电池

英文：Laser Ｇrooved, Buried Ｃontact Ｓolar Cells 解释：由新南威尔士大学研究中心开发的电极设计。激光刻槽使副栅线深埋入电池，在减少电极遮光的同时保持良好的导电。

2.中文：寄生电阻

英文：Parasitic Resistance 解释：电池串联电阻与并联电阻的总称。

3.中文：价带 英文：Valence Band 解释：通常是指半导体中在绝对零度下能被电子占满的最高能带。全充满的价带中的电子不能在固体中自由运动。

4.中文：交错背接触电池

英文：Interdigitated Back Contact(IBC)Cell 解释：电池的正负极接触都在背面，并且相互交叉，其结构如图所示。

5.中文：减反膜

英文：Antireflection Coating 解释：在电池表面镀上的薄膜，它使入射光由于干涉相消而减少反射率，理想情况下，单层减反膜可使一个特定波长的光的反射率降为零

6.中文：金属化（形成电极）

英文：Metallisation 解释：在电池的正表面或背表面上加上金属使电池形成电极接触 7.中文：金字塔（表面制绒结构）

英文：Pyramids 解释：碱溶液对单晶硅的腐蚀是各项异性的，在制绒过程中单晶硅的特定晶面会暴露出来，使得制绒后的硅表面出现数微米高的金字塔

8.中文：禁带

英文：Forbidden Gap 解释：在能带结构中能态密度为零的能量区间。常用来表示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间。

9.中文：单晶硅/晶体硅

英文：Crystalline Silicon/Monocrystalline Silicon 解释：硅的单晶体，具有基本完整的点阵结构，纯度高。

10.中文：接触电阻

英文：Contact Resistance

解释：指电流流过半导体与电极金属界面所克服的电阻。该电阻是电池总串联电阻的一部分

11.中文：间接带隙半导体

英文：Indirect Band-gap semiconductor

解释：指半导体的能带图上导带底与价带顶不在同一动量上。需要光子与声子共同作用来激发电子孔穴对。硅就是常见的间接带隙半导体

12.中文：聚光光伏

英文：Concentrator PV(CPV)

解释：通过光学器件将太阳光聚集到电池表面，等效于太阳能电池有了更大的受光面积

K 1.中文：开路电压

英文：Open Circuit Voltage(Voc)解释：电池光照下并且电路处于开路状态时，正负电极之间产生的电势差。开路电压衡量了电池可以达到的最高电压。

2.中文：扩散

英文：Diffusion 解释：是粒子通过随机运动从高浓度区域向低浓度区域的网状的传播。在光伏应用中，扩散用于向衬底中参杂施主或受主原子以形成p-n结或高低结

3.中文：扩散长度/载流子扩散长度

英文：Diffusion Length 解释：半导体中载流子在复合前平均移动的距离。与少子寿命及扩散系数成正比，一般扩散长度越长材料的质量越高。

L 1.中文：理想二极管定律

英文：Ideal Diode Law 解释：电池在无光照情况下的电流电压关系满足如下理想二极管公式 I=I_0*(exp(qV/kT)-1)2.中文：理想因子

英文：Ideality Factor 解释：用于描述电池等效电路模型中的二极管和理想二极管的接近程度。由于理想二极管方程有一些前提假设，而实际二极管会因一些二阶效应的影响表现出与理想二极管不同，理想因子被用于表征这种差异。

3.中文：硫化（蓄电池）

英文：Sulfation 解释：由于长期处在低充电量状态下，蓄电池电极出现硫酸铅晶体的现象称为硫化。硫化会使电池容量及充放电效率降低。

M 1.中文：漫射辐射

英文：Diffuse Radiation 解释：通常指阴天条件下的太阳光辐射，其特点是辐射能量沿各个方向传播且光强低。

2.中文：冥王星电池

英文：Pluto solar cells 解释：由尚德电力主导研发的一种高效率太阳能电池。它具备激光参杂，选择性发射级，以及背表面局部接触等特点。2012年初，其在6英寸直拉单晶硅片转换效率达到20.3%。

N 1.中文：N 型（半导体）

英文：Ｎ-type(semiconductor)解释：在半导体中由于掺入施主元素而使得电子成为半导体内的多数载流子。常用来制成N型半导体的施主元素为磷

2.中文：逆变器

英文：Inverter 解释：又称变流器、反流器，或称反用换流器、电压转换器，是一个利用高频电桥电路将直流电变换成交流电的电子器件，其目的与整流器相反。

P 1.中文：P-N 结

英文：p-n junction 解释：P型与N型半导体相接处形成的特殊界面。由于内建电场存在，电流容易从P型流向N型，反之则困难。太阳能电池利用P-N节将被光激发的少数载流子从P-N节的一端迁移到另一端

2.中文：P 型（半导体）

英文：p-type(semiconductor)解释：在半导体中由于掺入受主元素而使得空穴成为半导体内的多数载流子。常用来制成P型半导体的施主元素为硼

3.中文：旁路二极管 英文：Bypass diode 解释：是电池组件中用于防止组件由于遮挡产生局部过热而附加的安全器件。旁路二极管与其所保护的电池并联，但是二极管极性与电池相反。

R 1.中文：日照常数

英文：Solar Constant 解释：数值上等于峰值日照小时数，没有单位。

S 1.中文：砷化镓

英文：Gallium Arsenide 解释：由ⅢA族元素Ga和ⅤA族元素As化合而成的半导体材料。分子式为GaAs。室温下禁带宽度为1.42eV，属直接跃迁型能带结构。

2.中文：失谐损失

英文：Mismatch Losses 解释：如果组件中串联的电池板输出电流的不一致，则总电流受最小电流限制，因而造成功率损失。

3.中文：死层

英文：Dead Layer 解释：参杂浓度过高的电池前表面参杂区域。这会导致表层载流子寿命显著减少，电池对短波长光谱反映严重衰减。T 1.中文：体电阻

英文：Bulk Resistance 解释：电流流穿电池衬底时所需克服的电阻。由电池的本底掺杂浓度决定

2.中文：填充因子

英文：Fill Factor 解释：定义了电池最大输出功率和开路电压与短路电流乘积的比值。在图形上，填充因子描述了电池伏安特性曲线的“直方性”。填充因子越大，伏安曲线约接近于方形。

3.中文：铜铟镓硒薄膜电池

英文：CuInxGa(1-x)Se2(CIGS)解释：具有稳定性好、抗辐照性能好、成本低、效率高等优点。但也面临三个主要的问题：制程复杂，投资成本高；关键原料的供应不足；缓冲层CdS具有潜在的毒性。

4.中文：同质节

英文：Homojunctions 解释：P-N节两端由同种半导体组成，例如晶硅太阳能电池

5.中文：太阳光谱

英文：solar spectrum 解释：太阳光在各个波长的辐射能量分布。不同的太阳光谱可能导致不同的电池效率，即使总光强一致。通常测试所用光谱的 AM1.5的太阳光谱

X 1.中文：吸收系数

英文：absorption coefficient 解释：吸收系数决定了某一波长的光在材料中被吸收前能穿透的深度。例如蓝光在硅中的吸收系数高，所以蓝光在穿透很薄的硅后就被吸收了

2.中文：效率

英文：efficiency 解释：又称为光电转换效率，是衡量电池质量的最重要标准之一。电池效率由电池的最大输出功率和输入功率的比值决定。在标准测试条件（STC）下，输入功率为：1瓦每平方米 X 电池面积。

Y 1.中文：异质结

英文：Heterojunctions 解释：P-N节两端由不同的半导体组成

Z 1.中文：载流子寿命

英文：carrier lifetime 解释：是一个等效概念，指载流子从产生到复合经历的平均时长。载流子寿命高的材料通常能做出电压更高的电池。

2.中文：遮光

英文：shading 解释：电池运作时部分面积被遮挡而接收不到光照。

3.中文：遮光损失

英文：shading losses 解释：由于遮光到来的光电流乃至效率的损失

4.中文：折射率

英文：refractive index 解释：简单来说，某材料的折射率表征光在真空中的速度与光在该材料中的速度之比率。

5.中文：主栅线

英文：busbars 解释：电池受光面上较粗的导电电极。通常有两三根贯穿整个电池，宽度几毫米

6.中文：阻流二极管 /阻滞二极管

英文：blocking diode 解释：串联在组件上，阻止与之并联的其它组件向其输送电流的二极管

7.中文：组件 英文：modules 解释：具有封装及内部连接的、能单独提供直流电输出的、不可分割的太阳能电池组合装置。通常由太阳能电池片、钢化玻璃、EVA、透明TPT背板以及铝合金边框组成。

8.中文：最大功率点

英文：maximum power point 解释：指电池或组件在特定光照条件下输出功率最大的工作点

9.中文：最大功率点跟踪器

英文：maximum power point tractor 解释：整合到光伏系统电路中能自动调整组件运作电压使其输出功率达到最大的电子器件

10.中文：载流子注入

英文：carrier injection

解释：指多过剩流子的注入。可以通过在电池上加正偏电压或提供光照来实现

11.中文：杂质

英文：Impurities

解释：半导体中除了半导体材料本身以外的其它杂质。

12.中文：直接带隙半导体

英文：direct band-gap semiconductor

解释：指半导体的能带图上导带底与价带顶在同一动量上。单一光子作用即可激发电子空穴对。砷化镓是常见的直接带隙半导体

第五篇：100MW太阳能电池组件生产线技术方案

100MW太阳能电池组件生产线技术方案

100MWP规模生产50多万块200WP左右太阳能电池板，根据启澜激光筹建生产线的经验，制定方案如下：

一、场地要求：10000平米左右

可分为四个单元，这样可根据实际情况，分期上线。每单元分成前道准备（包括焊带裁切、浸泡，EVA/TPT裁切，电池片分选，电池片等）、前道（包括焊接、叠层）和后道（包括层压、装框、清胶、测试以及返修）三部分。车间要求洁净、空调、排烟，配电到位，0.5—1.2Mpa气源。打包和库房可另设。

二、生产设备：

1、启澜激光激光划片机：1台/单元。主要用于单晶硅、多晶硅太阳能电池的划片。

2、电池片分选机：1台/单元。对电池片进行抽检或全检，以及划片后的电池片测试。

3、EVA/TPT裁切机：1台/单元。完成EVA/TPT叠层前的裁剪

4、焊带裁切机：1台/单元。完成焊带的切断。

5、焊带浸泡机：1台。用于裁切好的焊带助焊剂浸泡及吹干。此需独立空间，防爆、防泄漏。

6、电池片周转车：2台/单元。用以分选好的电池片至焊接工序间的运送周转。

7、EVA物料车：2台/单元。用于裁切好的EVA、TPT运送以及剩余的存放。

8、焊接工作台：16台/单元。完成电池片的单焊和串焊。

9、电池串暂置架：2台/单元。用于串焊好的电池串的存放。

10、叠层测试台：8台/单元。串焊好的电池串、EVA、TPT背板进行叠层铺设、检验初测。

11、玻璃车：4台/单元。用于存放叠层所需的玻璃和EVA。

12、镜面观察台：2台。对叠层好的电池组件检查，是否夹带杂物等。

13、待层压周转车：4台/单元。组件层压前的放置和运送。

14、SC-AYZ-3600*2200 第三代全自动智能高效型太阳能电池组件层压机:2台/单元。完成组件层压。

15、修边台：2台/单元。层压后的组件修边。：

16、组件放置车：4台。层压并修好边的组件放置和运送。

17、装框机：1台/单元。完成组件装框。

18、边框打胶机：1台/单元。用于装框前的打胶。或打胶台1台，用气动胶枪打胶。

19、接线盒打胶机：1台/单元。用于接线盒打胶安装。或接线盒安装台1台。配用气动胶枪。

20、清洗台：4台/单元.。用于装框好的组件清胶等。

21、组件测试仪：1台/单元。完成组件测试。

22、单焊加热平台：32套/单元。用于电池片单焊的预热。

23、串焊加热模板：16套/单元。用于电池片串连焊接。

24、电池串周转盒：40个/单元。用于焊好的电池串存放，并便于流转至叠层工序。三、三、资源配备：

1、电力需求：三相四线，设备电力负荷kw，跟据设备布局电源（380或220）到达设 备附近，单独控制。

2、气源：0.5~1.2Mpa洁净干燥气源。

3、生产人员（人左右/单元）

划片：2人，分选：6人，裁剪：4人，焊接：48人，叠层16人，观察2人，层压4人，装框3人，清洗8人，接线盒安装2人，测试3人，辅助6人。库房、打包以及质检人员酌情安排。

四、生产工艺流程：

电池检测----正面焊接----背面焊接----叠层铺设----层压固化----去毛边----边框封装----焊接接线盒----高压测试----组件测试----组件包装。

单片分选：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。

正面焊接：是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应）。焊带的长度约为电池边长的2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。(我们公司采用的是手工焊接)背面焊接：背面焊接是将 36 片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有 36 个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将 前面电池 的正面电极（负极）焊接到 后面电池 的背面电极（正极）上，这样依次将 36 片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。

叠层铺设：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂（primer）以增加玻璃和 EVA 的粘接强度。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，为层压打好础。（敷设层次：由下向上：玻璃、EVA、电池、EVA、玻璃纤维、背板）。

层压固化：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。我们使用快速固化 EVA 时，层压循环时间约为25分钟。固化温度为150℃。

去毛边：层压时 EVA 熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。边框封装：类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅树脂填充。各边框间用角键连接。

焊接接线盒：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。高压测试：高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。

组件测试包装：测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。