perc电池组件机械载荷性能研究【字数：7196】
摘 要PERC电池组件技术是新一代的太阳能电池组件技术，近年来效率记录不断被刷新，将成为未来三年内最具性价比的技术。但在机械载荷方面也存在着高衰减率问题。降低电池组件机械载荷衰减率在提高组件寿命，可靠性，功率等方面有着重要影响。本文从背面电极图形,焊带厚度,EVA克重,组件安装位移4个方面对PERC电池组件进行机械载荷性能进行研究。经过实验设计与分析，得出当背面电极图形尺寸减小；减薄焊带厚度，增加EVA克重，组件安装位移外移时能够明显降低电池组件的隐裂风险，提高电池组件的机械载荷性能,同时可以使电池组件在标准的机械载荷性能测试条件下最大输出功率的衰减功率不超过试验前测试值的百分之三。
目 录
第一章 太阳能电池的前景 1
第二章 PERC电池组件和机械载荷问题 2
2.1PERC电池组件介绍 2
2.1.1PERC电池组件工艺生产流程 2
2.2PERC电池组件机械载荷问题 2
第三章 机械载荷介绍 4
3.1组件机械载荷性能通过标准 4
第四章 PERC电池组件机械载荷性能改善方向 5
4.1减少PERC电池生产工艺制备过程中裂纹生长 5
4.1.1改善激光刻槽工艺（刻槽图形和刻槽方向） 5
4.1.2改善焊接工艺 5
4.2提高电池抗弯强度 5
4.2.1 改善PERC电池背面电极图形 6
4.2.2改善PERC电池的翘曲的背镀工艺 6
4.3优化组件材料 6
4.3.1选择机械强度优良的材料 6
4.3.2 强度更优良的材料代替 6
4.4优化组件结构 8
4.4.1改善电池组件安装位移 8
4.4.2安装方式和支架系统足够坚固 8
4.4.3在组件背面的中间位置加横档 8
4.4.4研究内容 8
第五章 实验设计与分析 10
5.1安装PERC电池组件程序 10
5.1.1螺栓安装 10
5.1.2夹具（压块）安装 10
5.2机械载荷测试 10
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3实验设计与分析 11
结论 16
致谢 17
参考文献 18
第一章 太阳能电池的前景
随着世界对再生清洁能源巨大的需求和对环境保护的重视,太阳能电池已经成为了重点发展研究的清洁能源。太阳能电池应用广泛,在代替常规能源方面也有着越来越强的优势。其从军事领域,航天领域已经进入了工商业,农业通信,公用设施等领域,特别地可以方便在偏远地区,高山沙漠地区使用。未来太阳能电池会致力于提高电池发电性能,降低生产制造成本,减少大规模生产对环境造成的影响，同时向自动化，智能化，与建筑结合等方面多样化发展。
PERC电池组件技术是新一代的太阳能电池组件技术，近年来效率记录不断被刷新，将成为未来三年内最具性价比的技术。但在机械载荷方面也存在着高衰减率问题。降低PERC电池组件机械载荷衰减率在提高组件寿命，可靠性，功率等方面有着重要影响。
第二章 PERC电池组件和机械载荷问题
2.1PERC电池组件介绍
PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)技术即钝化发射极和背面电池技术，在常规电池工艺的基础上增加背面钝化和激光刻槽工艺2种工艺[1]。PERC电池优化跨越了PN结的电势梯度，使得电子复合率降低,从而提高了电池发电效率。此外,PERC技术还与其他高效电池和组件技术兼容，可以获得持续提升发电能力的潜力。值得一提的是,可以双面发电的双面PERC电池技术在几乎不增加成本的情况下，在系统端获得了10%25%的发电增益，使得PERC技术的竞争力与发展潜力明显增强。近年来，PERC电池技术效率不断被打破提升，全球产能也在大幅度上升，将成为未来三年内最具性价比的技术。
2.1.1PERC电池组件工艺生产流程
（1）硅片工艺从前到后的顺序依次为：硅原料处理，单晶生长，切断，切方，切片,最后得到硅片。
（2）电池片工艺从前到后的顺序依次为：
制绒:去除硅片表面机械损伤层,形成特定绒面以降低反射率。
扩散:在P型衬底的硅片上，形成表面磷掺杂，得到PN结。
刻蚀:去除侧边与背面N型层，形成绝缘结构，去除表面磷硅玻璃。
退火:提高少子寿命，形成氧化层达到抗电位诱导衰减效果。
背钝化:在抛光的背表面形成钝化介质层,降低背表面的复合速率。
PECVD:形成钝化减反层,降低反射率，提升电池片效率。
激光:对背面钝化层介质膜进行激光开孔，形成背面局部区域接触。
印刷烧结:将硅片正反面印导电电极浆料，形成电池片正负电极。
测试:测试电池片电性能，对电池片进行分类，得到最佳组件功率。
组件工艺从前到后的顺序依次为:材料准备，电池片单串焊 ，叠层，镜检，前EL测试（返修），层压，削边，层压检，装框，接线盒安装，灌封胶，固化，清洗，绝缘耐压测试，IV测试，后EL测试，外观检查自动分档和包装。
通过硅片，电池片,组件三个工艺制作流程后完整的PERC电池组件制作完成。
2.2PERC电池组件机械载荷问题
PERC电池组件在机械载荷方面存在着高衰减率问题。通常，PERC单晶组件的机械载荷衰减率明显高于其他类型组件。在光伏电站中，由于雪载荷和风载荷 作用，PERC单晶电池首先将从激光开孔点出现隐裂，乃至破片，造成组件功率的持续下降。PERC组件的高机械载荷衰减率这一缺陷给光伏电站发电量带来了极大不确定性[2]。PERC电池技术主要增加的激光刻槽工艺是使用激光技术在硅片背面进行开槽将AL2O3和SiN薄膜击穿，使得铝背场浆料与硅基体在烧结后形成良好的欧姆接触，但是激光开孔技术会对硅片造成的损伤，使之产生裂纹，增大组件机械载荷方面的风险性。另外，焊接工艺与金属化工艺也会对PERC电池组件产生较大的隐裂风险。改善激光技术，焊接及金属化工艺，同时优化PERC电池组件的材料及组件的安装结构，也可以大幅度提高组件的机械载荷性能。 第三章 机械载荷介绍
目 录
第一章 太阳能电池的前景 1
第二章 PERC电池组件和机械载荷问题 2
2.1PERC电池组件介绍 2
2.1.1PERC电池组件工艺生产流程 2
2.2PERC电池组件机械载荷问题 2
第三章 机械载荷介绍 4
3.1组件机械载荷性能通过标准 4
第四章 PERC电池组件机械载荷性能改善方向 5
4.1减少PERC电池生产工艺制备过程中裂纹生长 5
4.1.1改善激光刻槽工艺（刻槽图形和刻槽方向） 5
4.1.2改善焊接工艺 5
4.2提高电池抗弯强度 5
4.2.1 改善PERC电池背面电极图形 6
4.2.2改善PERC电池的翘曲的背镀工艺 6
4.3优化组件材料 6
4.3.1选择机械强度优良的材料 6
4.3.2 强度更优良的材料代替 6
4.4优化组件结构 8
4.4.1改善电池组件安装位移 8
4.4.2安装方式和支架系统足够坚固 8
4.4.3在组件背面的中间位置加横档 8
4.4.4研究内容 8
第五章 实验设计与分析 10
5.1安装PERC电池组件程序 10
5.1.1螺栓安装 10
5.1.2夹具（压块）安装 10
5.2机械载荷测试 10
5. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3实验设计与分析 11
结论 16
致谢 17
参考文献 18
第一章 太阳能电池的前景
随着世界对再生清洁能源巨大的需求和对环境保护的重视,太阳能电池已经成为了重点发展研究的清洁能源。太阳能电池应用广泛,在代替常规能源方面也有着越来越强的优势。其从军事领域,航天领域已经进入了工商业,农业通信,公用设施等领域,特别地可以方便在偏远地区,高山沙漠地区使用。未来太阳能电池会致力于提高电池发电性能,降低生产制造成本,减少大规模生产对环境造成的影响，同时向自动化，智能化，与建筑结合等方面多样化发展。
PERC电池组件技术是新一代的太阳能电池组件技术，近年来效率记录不断被刷新，将成为未来三年内最具性价比的技术。但在机械载荷方面也存在着高衰减率问题。降低PERC电池组件机械载荷衰减率在提高组件寿命，可靠性，功率等方面有着重要影响。
第二章 PERC电池组件和机械载荷问题
2.1PERC电池组件介绍
PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)技术即钝化发射极和背面电池技术，在常规电池工艺的基础上增加背面钝化和激光刻槽工艺2种工艺[1]。PERC电池优化跨越了PN结的电势梯度，使得电子复合率降低,从而提高了电池发电效率。此外,PERC技术还与其他高效电池和组件技术兼容，可以获得持续提升发电能力的潜力。值得一提的是,可以双面发电的双面PERC电池技术在几乎不增加成本的情况下，在系统端获得了10%25%的发电增益，使得PERC技术的竞争力与发展潜力明显增强。近年来，PERC电池技术效率不断被打破提升，全球产能也在大幅度上升，将成为未来三年内最具性价比的技术。
2.1.1PERC电池组件工艺生产流程
（1）硅片工艺从前到后的顺序依次为：硅原料处理，单晶生长，切断，切方，切片,最后得到硅片。
（2）电池片工艺从前到后的顺序依次为：
制绒:去除硅片表面机械损伤层,形成特定绒面以降低反射率。
扩散:在P型衬底的硅片上，形成表面磷掺杂，得到PN结。
刻蚀:去除侧边与背面N型层，形成绝缘结构，去除表面磷硅玻璃。
退火:提高少子寿命，形成氧化层达到抗电位诱导衰减效果。
背钝化:在抛光的背表面形成钝化介质层,降低背表面的复合速率。
PECVD:形成钝化减反层,降低反射率，提升电池片效率。
激光:对背面钝化层介质膜进行激光开孔，形成背面局部区域接触。
印刷烧结:将硅片正反面印导电电极浆料，形成电池片正负电极。
测试:测试电池片电性能，对电池片进行分类，得到最佳组件功率。
组件工艺从前到后的顺序依次为:材料准备，电池片单串焊 ，叠层，镜检，前EL测试（返修），层压，削边，层压检，装框，接线盒安装，灌封胶，固化，清洗，绝缘耐压测试，IV测试，后EL测试，外观检查自动分档和包装。
通过硅片，电池片,组件三个工艺制作流程后完整的PERC电池组件制作完成。
2.2PERC电池组件机械载荷问题
PERC电池组件在机械载荷方面存在着高衰减率问题。通常，PERC单晶组件的机械载荷衰减率明显高于其他类型组件。在光伏电站中，由于雪载荷和风载荷 作用，PERC单晶电池首先将从激光开孔点出现隐裂，乃至破片，造成组件功率的持续下降。PERC组件的高机械载荷衰减率这一缺陷给光伏电站发电量带来了极大不确定性[2]。PERC电池技术主要增加的激光刻槽工艺是使用激光技术在硅片背面进行开槽将AL2O3和SiN薄膜击穿，使得铝背场浆料与硅基体在烧结后形成良好的欧姆接触，但是激光开孔技术会对硅片造成的损伤，使之产生裂纹，增大组件机械载荷方面的风险性。另外，焊接工艺与金属化工艺也会对PERC电池组件产生较大的隐裂风险。改善激光技术，焊接及金属化工艺，同时优化PERC电池组件的材料及组件的安装结构，也可以大幅度提高组件的机械载荷性能。 第三章 机械载荷介绍
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