摘要：随着化石能源的日益枯竭、人们对环境保护问题的重视程度不断提高，寻找洁净的替代能源问题变得越来越迫切。太阳能作为一种可再生清洁能源，并可持续利用，因此有着广阔的应用前景，光伏发电技术也越来越受到人们的关注。为了能使光伏产品得到普及，进一步提高效率、降低成本是光电池的发展趋势。
关键词：太阳能电池；工作原理；设备工艺
1 太阳能电池的概述及工作原理
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，是对光有响应并能将光能转换成电能的器件。
太阳能电池的工作原理：太阳光照在半导体PN结上，形成新的空穴-电子对，在PN结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。
太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。
2 太阳能的特点及优势
太阳能是一种能量巨大的可再生能源，据估算，太阳能传送到地球上的能源，每40秒钟就有相当于210亿桶石油的能量传送到地球，相当于全球一天所消耗的能源。在目前的几种新能源技术中，太阳能以其突出的优势被定位为最具前景的未来能源，有无尽的潜力。
目前太阳能利用的方式有:太阳能光伏发电，太阳能热利用，太阳能动力利用，太阳能光化学利用，太阳能生物利用和太阳能光-光利用。其中太阳能光伏发电以其优异的特性近年来在全世界范围得到了快速发展，被认为是当前世界上最具发展前景的新能源技术，各发达国家均投入巨资竞相研究开发，并积极推进产业化进程，大力开拓太阳能光伏发电的市场应用。
3 高效太阳能电池工艺研究
为了改善传统太阳能电池封装工艺的缺点，降低成本，同时便于后期回收，本研究利用热致性耐高温改性液晶高分子聚合物LCP优异的物理、化学和电气性能经过注塑成型工艺，加工成太阳能电池组件专用底板，替代传统太阳能电池组件的背板、接线盒、铝边框等使用材料，实现太阳能电池封装的一种工艺。
3.1设计方案
本设计在专用底板结构设计上综合了常规太阳能电池组件的背板、接线盒与边框的功能，同时特别增加了电池片固定槽和保护支撑架，电池片固定槽和保护支撑架同时保证了与太阳能电池组件表面封装钢化玻璃的间隙刚好容纳电池片和焊带的厚度，全面保护电池片与焊带不会被进行层压工序时产生的真空负压损坏。
3.2生产流程
根据要制作太阳能电池组的图纸用LCP材料注塑成为太阳能电池组件用底板，将串接好的太阳能电池串放置到LCP底板电池片固定槽及汇流带线槽内，在EVA容纳槽内敷设EVA胶条，在正面盖上封装玻璃。在层压机内抽真空加热，高温使EVA熔化，完成太阳能电池组件的封装，经过检测合格后即可入库。
3.3新工艺优点
本研究通过改变使用材料，改善结构设计，和现有工艺相比有较明显优势。
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1）新材料优势。新型太阳能电池封装工艺采用改性液晶高分子聚合物LCP注塑加工成型，综合接线盒、边框与底板功能，生产周期短，自动化程度高；LCP材料具有优良的电绝缘性能，可使太阳能电池组件免装接地线。其介电强度比一般工程塑料高，耐电弧性良好。在连续使用温度200―300℃，其电性能不受影响。间断使用温度可316℃左右；LCP材料具有自增强性：具有异常规整的纤维状结构特点，因而不增强的液晶塑料即可达到甚至超过普通工程塑料用百分之几十玻璃纤维增强后的机械强度及其模量的水平；LCP材料具有优良的热稳定性、耐热性及耐化学药品性，对大多数塑料存在的蠕变特点，液晶材料可以忽略不计，而且耐磨、减磨性均优异；LCP材料的耐气候性、耐辐射性良好，具有优异的阻燃性，能熄灭火焰而不再继续进行燃烧。其燃烧等级达到UL94V―0级水平；LCP材料具有突出的耐腐蚀性能，LCP制品在浓度为90%酸及浓度为50%碱存在下不会受到侵蚀，对于工业溶剂、燃料油、洗涤剂及热水，接触后不会被溶解，也不会引起应力开裂，完全适应太阳能电池组件的户外环境使用要求。
2）节约材料、降低成本。新工艺设计可减少95%EVA的使用，同时不再使用背板材料，节省原材料，降低成产成本；不再使用铝型材边框和接线盒，省掉装配铝边框工序和安装接线盒工序，节省了生产时间，提高了工作效率。
3）提高成品率、利于回收。利用电池片固定槽周边的凸起支撑全面保护电池片与焊带不会被真空负压损坏，同时防止太阳能电池片移动，提高了太阳能电池组件的成品率；因为EVA的用量及密封面积很小，只需加热到150度，破坏真空即可将玻璃与底板轻易分离，同时暴露出太阳能电池片、汇流带等，所有材料均可较为容易的分离后回收再利用。
4 几点建议
4.1太阳能在干燥行业的应用应该引起足够的重视
太阳能适于一些物料中、低温干燥，也可做适于高温干燥物料的预干。
4.2增加科研投人，不断提高太阳能干燥的供热效率，降低干燥成本
据有关资料报道，我国与国际水平的差距主要在透光材料和吸热板的涂层工艺方面，虽然清华大学和中国科学院等单位已在某些方面取得了显著的成绩，但主要集中在太阳能热水器方面，对太阳能干燥的研究投入太少。
4.3政府给与支持
希望我国政府对太阳能干燥给予政策上的鼓励与扶持，增加一些经费投入并加大宣传力度。包括太阳能干燥在内的太阳能热利用是符合中国国情的可再生能源项目，应大力推广应用。
5 结语
太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，它的开发利用正引起人类前所未有的极大关注，近年来利用硅片太阳能电池的光伏效应发电的应用，更是呈现出井喷趋势。而硅片是构成太阳能电池的核心元件，它的制造工艺是组成太阳能电池总工艺的一部分，它的质量直接影响到成品太阳能电池发电效率、开路电压、短路电流、使用寿命等性能。
参考文献：
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[3]国际光电产业资讯.新兴产业-太阳能的应用[EB/OL].
论文作者:李国庆
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/6