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光伏組件構(gòu)成第二章光伏組件構(gòu)成2.1構(gòu)成之一電池片2.2構(gòu)成之二玻璃2.3構(gòu)成之三膠膜2.4構(gòu)成之四背板2.5構(gòu)成之五焊帶2.6構(gòu)成之六邊框2.7構(gòu)成之七硅膠2.8構(gòu)成之八接線盒光伏組件構(gòu)成2.1構(gòu)成之一電池片光伏組件常用的組成部分是晶硅電池片、TPT背板、EVA膠膜、涂錫焊帶、面板玻璃、硅膠、邊框、接線盒,而電池片是光伏組件最核心的部分,它是將光能轉(zhuǎn)化成電能的器件。2.1.1特點(diǎn)電池片用于把光能直接轉(zhuǎn)化為電能,如圖2-1b所示為方角多晶硅電池片,圖2-1c所示為圓角單晶硅電池片。光伏組件構(gòu)成a)單晶硅棒光伏組件構(gòu)成c)單晶硅電池片b)多晶硅電池片圖2-1光伏電池片光伏組件構(gòu)成2.1.2發(fā)展歷程光伏組件是光伏系統(tǒng)中將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的器件,如圖2-2a所示為單晶光伏組件,2-2b所示為多晶光伏組件。由電池片附加其他材料封裝成光伏組件,再按需要將一定數(shù)量的光伏組件組合成一定功率的光伏方陣,經(jīng)與蓄電池、測(cè)量控制設(shè)備及DC/AC(直流-交流)變換器,構(gòu)成光伏系統(tǒng)。光伏組件構(gòu)成b)多晶光伏組件a)單晶光伏組件圖2-2晶硅光伏組件光伏組件構(gòu)成就電池片的發(fā)展時(shí)間而言,可區(qū)分為四個(gè)世代:第一代基板硅晶(SiliconBased)電池片約90%份額(如圖2-3所示)、第二代為薄膜(ThinFilm)電池片約10%份額、第三代新觀念研發(fā)(NewConcept)電池片、第四代復(fù)合薄膜材料電池片。圖2-3
電池片生產(chǎn)份額光伏組件構(gòu)成2.1.3光電轉(zhuǎn)換效率電池片主要作用就是發(fā)電,發(fā)電市場(chǎng)上主流的是晶硅電池片、非晶硅電池片(也叫薄膜電池片),兩者各有優(yōu)劣。晶硅電池片生產(chǎn)設(shè)備成本相對(duì)較低,但消耗大,電池片生產(chǎn)成本很高,光電轉(zhuǎn)換效率也高。薄膜電池片是先進(jìn)的第三代電池片,設(shè)備成本較高,但消耗小,電池片生產(chǎn)成本很低,光電轉(zhuǎn)化效率是晶體硅電池片50%左右,弱光效應(yīng)好,在普通燈光下也能發(fā)電,如計(jì)算器上的電池片。光伏組件構(gòu)成1.光陷阱結(jié)構(gòu)
一般高效單晶硅電池片采用化學(xué)腐蝕制絨技術(shù),制得絨面的反射率可達(dá)到10%以下。2.減反射膜
減反射膜的基本原理是位于介質(zhì)和電池表面具有一定折射率的膜,可以使入射光產(chǎn)生的各級(jí)反射相互間進(jìn)行干涉從而完全抵消。3.鈍化層
鈍化工藝能有效地減弱光生載流子在某些區(qū)域的復(fù)合。4.增加背場(chǎng)5.改善襯底材料
選用優(yōu)質(zhì)硅材料,如N型硅載流子壽命長(zhǎng)、制結(jié)后硼氧反應(yīng)小、電導(dǎo)率好、飽和電流低。光伏組件構(gòu)成2.1.4晶硅電池片電池片型式上可分作基板式與薄膜式,基板式在材料上又可分單晶式、或相溶后冷卻而成的多晶式基板;薄膜式則可和建筑物有較佳的結(jié)合性,它具有曲度,有可撓、可折疊等特性,材料上較常用非晶硅。還有有機(jī)或納米材料制作之電池片,目前仍處研發(fā)階段。電池片按結(jié)構(gòu)分類有:同質(zhì)結(jié)電池片、異質(zhì)結(jié)電池片、肖特基電池片。按材料分類有:硅電池片、有機(jī)化合物電池片、敏化納米晶電池片、聚合物多層修飾電極型電池片、無機(jī)化合物半導(dǎo)體電池片、多元化合物薄膜電池片(塑料電池片)。光伏組件構(gòu)成按工作方式分類有:平板電池片、聚光電池片、分光電池片。按光電轉(zhuǎn)換機(jī)理有:傳統(tǒng)電池片,激子電池片。晶硅電池片有:多晶硅電池片、單晶硅電池片。非晶硅電池片有:薄膜電池片、有機(jī)電池片?;瘜W(xué)染料電池片主要是染料敏化電池片。多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和電池片,按純度要求不同,分為電子級(jí)和太陽能級(jí),其中用于電子級(jí)多晶硅占55%左右,太陽能級(jí)多晶硅占45%,如圖2-4所示。圖2-4
太陽能級(jí)多晶硅比例光伏組件構(gòu)成1.單晶硅電池片單晶硅電池片是當(dāng)前開發(fā)得最快的一種電池片,它的構(gòu)成和生產(chǎn)工藝已定型,產(chǎn)品已廣泛用于宇宙空間和地面設(shè)施。單晶硅電池片是開發(fā)較早、轉(zhuǎn)換率最高和產(chǎn)量較大的一種電池片。2.多晶硅電池片單晶硅電池片的生產(chǎn)需要消耗大量的高純硅材料,而制造這些材料工藝復(fù)雜,電耗很大,在電池片生產(chǎn)總成本中己超二分之一,加之拉制的單晶硅棒呈圓柱狀,切片制作電池片也是圓片,組成光伏組件平面利用率低。光伏組件構(gòu)成2.1.5非晶硅電池片非晶硅電池片是用非晶態(tài)硅為原料制成的一種新型薄膜電池。非晶態(tài)硅是一種不定形晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體。用它制作的電池片只有1μm厚度,相當(dāng)于單晶硅電池片的1/300。它的工藝制造過程與單晶硅和多晶硅相比大大簡(jiǎn)化,硅材料消耗少,單位電耗也降低了很多。光伏組件構(gòu)成1.結(jié)構(gòu)工藝如圖2-5所示,其基本結(jié)構(gòu)不是pn結(jié)而是pin結(jié)。摻硼形成p區(qū),摻磷形成n區(qū),i為非雜質(zhì)或輕摻雜的本征層。圖2-5非晶硅薄膜電池片結(jié)構(gòu)光伏組件構(gòu)成非晶硅薄膜電池片的突出特點(diǎn)是:材料和制造工藝成本低,制作工藝為低溫工藝(100-300℃),耗能較低,易于形成大規(guī)模生產(chǎn)能力,生產(chǎn)可全流程自動(dòng)化,品種多,用途廣。非晶硅薄膜電池片存在問題是:光學(xué)帶隙為1.7eV決定了其對(duì)長(zhǎng)波區(qū)域不敏感,導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率低,光致衰退效應(yīng)明顯,光電效率隨著光照時(shí)間的延續(xù)而衰減。以上問題解決途徑是制備疊層電池片,即在制備的p-i-n單結(jié)電池片上再沉一個(gè)或多個(gè)p-i-n子電池制得。采用的生產(chǎn)方法有反應(yīng)濺射法、PECVD法、LPCVD法,如圖2-6所示為反應(yīng)濺射法制備費(fèi)晶硅電池片的工藝;反應(yīng)氣體是H2稀釋的SiH4;襯底材料是玻璃或不銹鋼。光伏組件構(gòu)成圖2-6非晶硅薄膜電池片生產(chǎn)工藝1—清洗TCO玻璃2—激光刻劃1(SnO2)3—沉積非晶硅電池(PIN/PIN)4—激光刻劃2(a-Si)5—濺射背電極鋁膜6—激光刻劃3(Al)7—封裝(匯流、層壓、測(cè)試)光伏組件構(gòu)成2.無機(jī)多元化合物薄膜電池片多元化合物電池片指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的電池片。各國研究的品種繁多,大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn),主要有以下幾種:硫化鎘電池片、砷化鎵電池片、銅銦硒電池片。多元化合物薄膜電池片材料為無機(jī)鹽,其主要包括砷化鎵III-U族化合物、硫化鎘、碲化鎘及銅銦硒薄膜電池。(1)砷化鎵。砷化鎵電池片是一種Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體電池片。(2)碲化鎘電池片。碲化鎘是化合物半導(dǎo)體,其帶隙適合光電能量轉(zhuǎn)換。光伏組件構(gòu)成(3)CIS電池片。銅銦硒電池片是以銅、銦、硒三元化合物半導(dǎo)體為基本材料,在玻璃或其它廉價(jià)襯底上沉積制成的半導(dǎo)體薄膜,如圖2-7所示。(4)CIGS薄膜電池片技術(shù)。圖2-7CIS電池片結(jié)構(gòu)光伏組件構(gòu)成3.有機(jī)化合物電池片(1)染料敏化電池片。染料敏化TiO2光伏電池片實(shí)際上是一種光電化學(xué)電池,如圖2-8所示,為TiO2納米晶薄膜電池片結(jié)構(gòu)。圖2-8
燃料敏化納米薄膜電池片結(jié)構(gòu)示意圖光伏組件構(gòu)成(2)聚合物多層修飾電極型電池片。聚合物電池片是利用不同氧化還原型聚合物的還原電勢(shì),在導(dǎo)電材料表面進(jìn)行多層復(fù)合,制成類似無機(jī)P-N結(jié)的單向?qū)щ娧b置。各種材料的光電轉(zhuǎn)換效率對(duì)比如圖2-9所示。圖2-9
光電轉(zhuǎn)換效率光伏組件構(gòu)成2.1.6等效電路電池片四種典型狀態(tài)如圖2-10所示:無外部光照,平衡狀態(tài);穩(wěn)定光照,輸出開路;穩(wěn)定光照,輸出短路;穩(wěn)定光照,外接負(fù)載。圖2-10
電池片狀態(tài)圖光伏組件構(gòu)成1.模型等效電路的物理意義是:電池片光照后產(chǎn)生一定的光電流IL,其中一部分用來抵消結(jié)電流Ij,另一部分即為供給負(fù)載的電流IR。光伏電池片的等效電路模型如圖2-11所示圖2-11
電池片等效電路模型光伏組件構(gòu)成2.分析電池片是利用光伏效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)換為電能的器件。其理想等效電路模型是一個(gè)電流源和一個(gè)理想二極管的并聯(lián)電路,其輸出特性可以用I-U曲線圖表示,電池片理想等效電路如圖2-12a所示,實(shí)際等效電路如圖2-12b所示。b)實(shí)際情況(theactualsolarcell)a)理想情況(Theidealsolarcell)圖2-12電池片等效電路(Equivalentcircuitofthesolarcell)光伏組件構(gòu)成2.1.7檢驗(yàn)1.非電氣檢測(cè)電池片檢驗(yàn)內(nèi)容有、電池片廠家、包裝(內(nèi)包裝及外包裝)、外觀、尺寸、電性能、可焊性、珊線印刷、主珊線抗拉力、切割后電性能均勻度,電池片在未拆封前要求保質(zhì)期為一年。抽檢時(shí),按來料的千分之二抽檢,電性能和外觀以及可焊性在生產(chǎn)過程全檢。電池片檢驗(yàn)工具有單片測(cè)試儀、游標(biāo)卡尺、電烙鐵、橡皮、刀片、拉力計(jì)、激光劃片機(jī)、涂錫帶,助焊劑。計(jì)量器具有游標(biāo)卡尺、電池片分選儀、厚度測(cè)試儀、穩(wěn)壓電源、放大鏡、橡皮、塞尺等。光伏組件構(gòu)成2.電氣檢測(cè)(1)直流電流-電壓(I-U)測(cè)量。可以利用直流I-U曲線圖對(duì)光伏電池片進(jìn)行評(píng)測(cè),I-U圖通常表示電池片產(chǎn)生的電流與電壓的函數(shù)關(guān)系,簡(jiǎn)化的測(cè)量配置如圖2-13所示圖2-13a所示曲線給出了光伏電池片的典型正偏特性,其中最大功率(PMAX)出現(xiàn)在最大電流(IMAX)和最大電壓(VMAX)的交叉點(diǎn)。圖2-13a所示,對(duì)電池片進(jìn)行I-U曲線測(cè)量的典型系統(tǒng),由一個(gè)電流源和一個(gè)伏特計(jì)組成。光伏組件構(gòu)成a)曲線圖b)典型測(cè)量系統(tǒng)圖2-13電池片測(cè)量曲線圖光伏組件構(gòu)成(2)總體效率的測(cè)量參數(shù)。1)填充因數(shù)(FF)是將光伏電池片的I-特性與理想電池I-U特性進(jìn)行比較的一種方式。理想情況下,它應(yīng)該等于1,但在實(shí)際的光伏電池片中,它一般是小于1的。它實(shí)際上等于電池片產(chǎn)生的最大功率(PMAX=IMAX·VMAX)除以理想光伏電池片產(chǎn)生的功率。FF=IMAX·VMAX/(ISC·VOC)
2)轉(zhuǎn)換效率(h)是電池片最大輸出功率(PMAX)與輸入功率(PIN)的比值,即h=PMAX/PIN(3)電容測(cè)量。與I-U測(cè)量類似,電容測(cè)量也用于電池片的特征分析。光伏組件構(gòu)成(4)電阻率與霍爾電壓的測(cè)量?!に狞c(diǎn)共線探測(cè)技術(shù)在使用四點(diǎn)共線探測(cè)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí),其中兩個(gè)探針用于連接電流源,另兩個(gè)探針用于測(cè)量光伏材料上電壓降。在已知PV材料厚度的情況下,體積電阻率(ρ)可以根據(jù)下列公式計(jì)算得到:ρ=(π/ln2)(V/I)(tk)其中,ρ=體積電阻率,單位是Ωcm,V=測(cè)得的電壓,單位是V,I=源電流,單位是A,t=樣本厚度,單位是cm,k=校正系數(shù),取決于探針與晶圓直徑的比例以及晶圓厚度與探針間距的比例?!し兜卤る娮杪蕼y(cè)量方法光伏組件構(gòu)成(5)脈沖式I-U測(cè)量。除了直流I-U和電容測(cè)量,脈沖式I-U測(cè)量也可用于得出電池片的某些參數(shù)。特別是,脈沖式I-U測(cè)量在判斷轉(zhuǎn)換效率、最短載流子壽命和電池電容的影響時(shí)一直非常有用。2.1.8質(zhì)量分級(jí)1.質(zhì)量分級(jí)介紹(1)分級(jí)方法。1)按轉(zhuǎn)換效率分選。2)按外觀分選。3)將外觀分選合格的電池片根據(jù)目測(cè)按顏色進(jìn)行分組。4)按計(jì)劃生產(chǎn)的板型規(guī)格和數(shù)量要求進(jìn)行電池片分選。光伏組件構(gòu)成(2)電池片的電性能測(cè)試。測(cè)試前要使用標(biāo)準(zhǔn)電池片對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行校準(zhǔn),測(cè)試誤差不超過±0.01w。標(biāo)準(zhǔn)片測(cè)試誤差大時(shí),要對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,并記錄校準(zhǔn)結(jié)果。(3)測(cè)試注意事項(xiàng)。1)測(cè)試前,要對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)片校準(zhǔn),保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。分選電池片時(shí)要輕拿輕放,避免損壞。分類和擺放時(shí)要按規(guī)定放在指定的泡沫盒或區(qū)域內(nèi)。裝盒和打包時(shí)需要清點(diǎn)核對(duì)數(shù)目,并且確保包裝的完整性。2)測(cè)試過程中操作者必須戴上一次性手套或手指套,禁止不戴手指套進(jìn)行測(cè)試分選。測(cè)試分選后要整理電池片,禁止合格與不合格的電池片混合摻雜放置。記錄并填寫相關(guān)文件數(shù)據(jù)記錄。光伏組件構(gòu)成2.粗分電池片有方角和圓角兩種,方角的對(duì)角線大,圓角的對(duì)角線?。ㄈ鐖D2-14所示),所以邊長(zhǎng)103±0.5mm、125±0.5mm、150±0.5mm、156±0.5mm的電池片,對(duì)角有135±0.5mm、148±0.5mm、150±0.5mm、165±0.5mm、200±0.5mm、203±0.5mm。圖2-14
圓角電池片外觀光伏組件構(gòu)成3.細(xì)分(1)外觀檢查。電池片分選檢測(cè)時(shí),首先進(jìn)行外觀檢查,電池片的質(zhì)量根據(jù)其轉(zhuǎn)換效率和工作電流的大小分級(jí)有A級(jí)(Al級(jí)、A2級(jí))、B級(jí)和C級(jí),A、B級(jí)電池片質(zhì)量要求如表2-1和表2-2所示,A、B、C三級(jí)電池片對(duì)比如圖2-3所示。電池片的尺寸:125mm×125mm、156mm×156mm長(zhǎng)度公差為±0.3mm,同一批次直徑方向公差為±0.5mm。外觀:在電池表面法線60°的立體角內(nèi)觀察顏色,可以分為紫/深藍(lán)/藍(lán)/淺藍(lán)四種顏色。光伏組件構(gòu)成表2-1A級(jí)電池片質(zhì)量要求光伏組件構(gòu)成表2-2B級(jí)電池片質(zhì)量要求光伏組件構(gòu)成電池片的外觀檢查主要是依據(jù)電池片外觀檢驗(yàn)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行目視檢查和測(cè)量檢查,以檢驗(yàn)其外觀是否合格。外觀檢查的常用工具有鋼直尺、游標(biāo)卡尺,參考表2-3。表2-3外觀檢驗(yàn)判定準(zhǔn)則光伏組件構(gòu)成續(xù):表2—3光伏組件構(gòu)成國內(nèi)常用的晶硅電池片尺寸如表2-4所示表2-4尺寸檢驗(yàn)光伏組件構(gòu)成125*125單晶硅電池片如圖2-15所示圖2-15125mm×125mm單晶硅電池片正反面光伏組件構(gòu)成表2-5單晶125mm×125mm電池片功率(轉(zhuǎn)換效率)分檔等級(jí)表光伏組件構(gòu)成(2)電性能檢查。1)125×125mm2單晶硅電池片,如表2-5所示,125×125mm2單晶硅電池片電性能良的電池按功率(轉(zhuǎn)換效率)分為12個(gè)檔次等級(jí)。·對(duì)功率≥2.63W的光伏電池片,分為7檔,每檔的標(biāo)稱功率值為該檔的功率范圍中間值或下限值?!?duì)2.33≤功率<2.63W的光伏電池片,分為3檔,兩檔之間為0.10W的間隔。每檔的標(biāo)稱功率值為該當(dāng)功率范圍中間值?!?duì)1.53≤功率<2.33W的光伏電池片,分為2檔,兩檔之間為0.4W的間隔。每檔的標(biāo)稱功率值為該當(dāng)功率范圍中間值。光伏組件構(gòu)成如表2-6所示為125mm2單晶硅電池片技術(shù)參數(shù)。表2-6125mm2單晶硅電池片技術(shù)參數(shù)光伏組件構(gòu)成2)156×156mm2多晶硅電池片,156多晶電性能良的電池按功率(轉(zhuǎn)換效率)分為8個(gè)檔次等級(jí)。·對(duì)功率≥3.93W的光伏電池片,分為5檔,每檔的標(biāo)稱功率值為該檔的功率范圍中間值或下限值?!?duì)3.69W≤功率<3.93W的光伏電池片,分為3檔,兩檔之間為0.08W的間隔。每檔的標(biāo)稱功率值為該當(dāng)功率范圍中間值。光伏組件構(gòu)成如表2-7所示為156mm2單晶硅電池片技術(shù)參數(shù)。表2-7156mm2多晶硅電池片技術(shù)參數(shù)光伏組件構(gòu)成續(xù):表2—7光伏組件構(gòu)成2.1.9生產(chǎn)光伏電池片常用制備方法有低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、液相外延法(LPPE)、濺射沉積法。反應(yīng)氣體有SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,在一定保護(hù)氣氛下,硅原子沉積在加熱的襯底上(襯底材料為Si、SiO2、Si3N4等)。非硅襯底還存在一些問題,很難形成較大的晶粒,容易在晶粒間形成空隙。所以解決方法先用LPCVD在襯底上沉熾一層較薄的非晶硅層,再將這層非晶硅層退火,得到較大的晶粒,然后再在這層籽晶上沉積厚的多晶硅薄膜。光伏組件構(gòu)成如表2-8所示,比較三種硅基電池片性能。表2-8三種硅基電池片性能分析光伏組件構(gòu)成單晶硅電池片是以高純的單晶硅棒為原料的電池片,其轉(zhuǎn)換效率最高,技術(shù)最成熟。高性能單晶硅電池片建立在高質(zhì)量單晶硅材料和熱加工處理工藝基礎(chǔ)上,如圖2-16。晶硅電池片生產(chǎn)工藝有:切片,表面制絨及酸洗、擴(kuò)散、刻蝕、絲網(wǎng)印刷、燒結(jié)、測(cè)試分檔。圖2-16
電池片生產(chǎn)工藝光伏組件構(gòu)成1.工藝(1)切片(2)清洗制絨。(3)刻蝕。(4)絲網(wǎng)印刷。(5)燒結(jié)。(6)測(cè)試分檔。2.工藝改進(jìn)(1)工藝研究。(2)廠房建設(shè)。(3)新型開發(fā)。光伏組件構(gòu)成2.2構(gòu)成之二玻璃光伏組件接受陽光的正表面是一層面板玻璃,一般選用低鐵超白絨面鋼化玻璃,一般厚度為3.2mm和4mm,建材型光伏組件有時(shí)要用到5~10mm厚度的鋼化玻璃,但無論厚薄都要求透光率在90%以上。光伏組件生產(chǎn)環(huán)節(jié)中超白玻璃的位置如圖2-17所示。圖2-17
光伏組件生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的超白玻璃光伏組件構(gòu)成2.2.1白玻璃1.類型(1)按形狀,鋼化玻璃按形狀(外觀)分為平面鋼化(平鋼化)玻璃和曲面(彎鋼化)鋼化玻璃。(2)按工藝鋼化玻璃分為物理鋼化玻璃和化學(xué)鋼化玻璃。1)物理鋼化玻璃又稱為淬火鋼化玻璃,它將普通平板玻璃在加熱爐中加熱到接近玻璃的軟化溫度(700℃)時(shí),通過自身的形變消除內(nèi)部應(yīng)力,然后將玻璃移出加熱爐,再用多頭噴嘴將高壓冷空氣吹向玻璃的兩面,使其迅速且均勻地冷卻至室溫,即可制得鋼化玻璃。2)化學(xué)鋼化玻璃通過改變玻璃的表面的化學(xué)組成來提高玻璃的強(qiáng)度,一般是應(yīng)用離子交換法進(jìn)行鋼化。光伏組件構(gòu)成(3)按鋼化度還有半鋼化玻璃和超強(qiáng)鋼化玻璃。1)鋼化玻璃鋼化度=2~4N/cm,玻璃幕墻鋼化玻璃表面應(yīng)力α≥95Mpa。2)半鋼化玻璃鋼化度=2N/cm,玻璃幕墻半鋼化玻璃表面應(yīng)力24Mpa≤α≤69Mpa。3)超強(qiáng)鋼化玻璃鋼化度>4N/cm。2.使用細(xì)節(jié)鋼化后的玻璃不能再進(jìn)行切割、加工,在鋼化前就對(duì)玻璃進(jìn)行加工至需要的形狀,再進(jìn)行鋼化處理。3.超白絨面鋼化玻璃光伏組件使用的鋼化玻璃是玻璃產(chǎn)品中最高檔的品種,有玻璃家族“水晶王子”之稱。光伏組件采用低鐵超白絨面鋼化玻璃。光伏組件構(gòu)成2.2.2雙面玻璃雙面玻璃可分為晶體硅光伏玻璃和薄膜光伏玻璃兩大類,其中幕墻最常用的晶體硅類又分單晶硅和多晶硅兩類。
圖2-18
光伏玻璃光伏組件構(gòu)成1.結(jié)構(gòu)雙面玻璃光伏組件的結(jié)構(gòu)有多種,常用的是層壓封裝的雙面玻璃晶體硅光伏組件(簡(jiǎn)稱雙面玻璃光伏組件)。雙面玻璃光伏組件結(jié)構(gòu)(structureofglass-glasssolarmodules)光伏組件由玻璃-EVA膠膜-光伏電池片-EVA膠膜-玻璃共5層組成。與普通光伏組件結(jié)構(gòu)相比,雙面玻璃光伏組件利用背板玻璃代替TPE(或TPT)。2.問題及解決措施(1)氣泡。(2)電池片位移。(3)碎片。光伏組件構(gòu)成2.2.3白玻璃的檢驗(yàn)1.檢驗(yàn)要求(1)尺寸用最小刻度為1mm的鋼直尺或鋼卷尺測(cè)量,使用GB1216所規(guī)定的千分尺或與此同等精度的器具測(cè)量玻璃每邊的中點(diǎn),測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值即為厚度值。尺寸檢驗(yàn)時(shí),長(zhǎng)方形平面玻璃邊長(zhǎng)的允許偏差應(yīng)符合表2-9的規(guī)定,長(zhǎng)方形平面玻璃的對(duì)角線允許偏差應(yīng)符合表2-10的規(guī)定。光伏組件構(gòu)成表2-9長(zhǎng)方形平面鋼化玻璃邊長(zhǎng)允許偏差(mm)表2-10長(zhǎng)方形平面鋼化玻璃對(duì)角線差允許值(mm)光伏組件構(gòu)成1)長(zhǎng)度尺寸。長(zhǎng)寬尺寸在0mm-2500mm范圍內(nèi)尺寸公差要求為0mm~±1mm,此公差要求也適用于圓形鋼化玻璃。2)對(duì)角線尺寸。對(duì)角線尺寸要求在0mm-1000mm范圍內(nèi)尺寸公差要求為0mm~±1mm,對(duì)角線尺寸在1000mm-3000mm范圍內(nèi)尺寸公差要求為0mm~±1mm。3)厚度尺寸。并以毫米(mm)為單位修約到小數(shù)點(diǎn)后二位。厚度為3mm-3.5mm的尺寸允許偏差為±0.2mm,同一片玻璃厚薄差為0.2mm。光伏組件構(gòu)成(2)外觀1)優(yōu)等品每片玻璃每米邊長(zhǎng)上允許長(zhǎng)度不超過3mm,,自玻璃邊部向玻璃板表面延伸深度不超過1mm,自板面向玻璃厚度延伸深度不超過厚度1/4的爆邊。2)合格品每片玻璃每米邊長(zhǎng)允許長(zhǎng)度不超過10mm,自玻璃邊部向玻璃板面延伸深度不超過2mm,自板面向玻璃厚度延伸深度不超過厚度1/3的爆邊的1處。(3)劃傷要求優(yōu)等品鋼化玻璃表面允許劃傷每平方米內(nèi)深度小于0.5mm,寬度小于0.1mm,長(zhǎng)度小于30mm的劃傷數(shù)量不多于3條/m2。(4)結(jié)石、裂紋、缺角、夾鉗印要求優(yōu)等品要求結(jié)石、裂紋、缺角、夾鉗印要求均不允許存在。光伏組件構(gòu)成合格品要求夾雜物間距大于300mm,結(jié)石L≤0.5mm的不計(jì),0.5mm≤L≤1mm允許有2×S,夾雜物不允許為黑色,如表2-11所示。(5)氣泡檢驗(yàn)。氣泡分圓形和長(zhǎng)形,如表2-12所示,圓形氣泡要求L≤0.5mm的不計(jì),0.5mm<L≤1mm允許有3×S。長(zhǎng)形氣泡的要求寬度≤0.5mm,L≤1.5mm的不計(jì)。寬度>0.5mm,L≤1.5mm允許有3×S。表2-11夾雜物檢驗(yàn)光伏組件構(gòu)成表2-12氣泡檢驗(yàn)光伏組件構(gòu)成(6)彎曲度。以平面鋼化玻璃制品為試樣。試樣垂直立放,水平放置直尺貼緊試樣表面進(jìn)行測(cè)量。弓形時(shí)以弧的高度與弦的長(zhǎng)度之比的百分率表示。波形時(shí),用波谷到波峰的高與波峰到波峰(或波谷到波谷的距離之比的百分率表示)。平型鋼化玻璃的彎曲度弓形時(shí)應(yīng)不超過0.2%。彎曲度。波型彎曲不超過0.2%,弓型彎曲不允許超過0.3%。(7)抗沖擊性能。滿足抗沖擊試驗(yàn)的要求。線道、壓痕、圖案不清。不允許有線道、壓痕,有目視可見的圖案不清不允許??癸L(fēng)壓性能:要求鋼化玻璃抗風(fēng)壓性能大于2400Pa。光伏組件構(gòu)成用如圖2-19所示的鐵框支撐試樣,使沖擊面水平圖2-19
霰彈袋試驗(yàn)框1-固定壁2,5-增強(qiáng)支架3、9-試樣框4-用螺栓固定的底座5-木制緊固框6-試樣的中心線7-下落高度8-直徑3mm左右的鋼絲繩光伏組件構(gòu)成(8)霰彈袋沖擊性能。試樣為與相同厚度的同種類的原板玻璃,且與制品在同一工藝條件下制造的尺寸為1930mm×864mm的矩形平面鋼化玻璃。取4塊平型鋼化玻璃試樣進(jìn)行試驗(yàn),玻璃破碎時(shí),每試樣的最大10塊碎片質(zhì)量的總和不超過相當(dāng)于試樣65cm2面積的質(zhì)量;或者散彈袋下落高度為1200mm時(shí),試樣不破壞。試樣為與相同厚度的同種類的原板玻璃,且與制品在同一工藝條件下制造的尺寸相等的矩形平面鋼化玻璃。光伏組件構(gòu)成(9)碎片狀態(tài)試樣從產(chǎn)品中隨機(jī)抽取,試驗(yàn)設(shè)備為曝光和曬圖裝置。取4塊鋼化玻璃試樣進(jìn)行試驗(yàn),每塊試樣在50mm×50mm區(qū)域內(nèi)的碎片數(shù)必須超過40個(gè),且允許有少量長(zhǎng)條形碎片,其長(zhǎng)度不超過75mm,其端部不是刀狀,延伸至玻璃邊緣的長(zhǎng)條形碎片與邊緣形成的角不大于45°。鋼化玻璃允許有據(jù)玻璃600mm正視不明顯的麻點(diǎn)。(10)鋼化玻璃透射率選擇60mm×60mm的方形樣品,使用光譜響應(yīng)儀進(jìn)行測(cè)量。要求在波長(zhǎng)為400nm-1100nm的光譜范圍內(nèi)的光透過率在91%以上。光伏組件構(gòu)成2.檢驗(yàn)方法1)整體檢驗(yàn)原材料進(jìn)廠后,查看合格證、質(zhì)檢報(bào)告、數(shù)量、規(guī)格型號(hào)、生產(chǎn)數(shù)量、生產(chǎn)日期及有效期,并查看包裝是否完好無損,如有損壞,應(yīng)記錄損壞情況。2)尺寸檢驗(yàn)用最小刻度為1mm的鋼卷尺測(cè)量鋼化玻璃樣品的長(zhǎng)、寬和對(duì)角線。與包裝上標(biāo)示的長(zhǎng)、寬和對(duì)角線的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,計(jì)算出尺寸誤差值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定合格與否。3)厚度檢驗(yàn)使用千分尺,在距樣品玻璃板邊15mm內(nèi)的四邊中點(diǎn)測(cè)量厚度(精確到0.01mm)。記錄每一塊玻璃板四點(diǎn)厚度值。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)判定合格與否。4)結(jié)石,裂紋,缺角檢驗(yàn)在明亮環(huán)境下,觀察樣品玻璃表面不應(yīng)具有結(jié)石,裂紋,缺角的情況發(fā)生。否則為不合格產(chǎn)品光伏組件構(gòu)成5)爆邊檢驗(yàn)在明亮的環(huán)境下,采用目測(cè)法,觀察玻璃是否具有爆邊現(xiàn)象。6)氣泡檢驗(yàn)在明亮的環(huán)境下觀察鋼化玻璃內(nèi)部,是否具有氣泡。7)劃傷檢驗(yàn)在明亮環(huán)境下,觀察玻璃表面是否有劃傷現(xiàn)象。8)顆粒度檢驗(yàn)每批貨抽兩塊,以制品為試樣。9)碎片檢驗(yàn)。保留碎片圖案的框,將鋼化玻璃試樣放在試驗(yàn)臺(tái)上,并用透明膠帶紙約束玻璃周邊,已防止玻璃碎片濺開。10)透光率檢驗(yàn)。11)檢驗(yàn)結(jié)果的處理檢驗(yàn)員填寫《進(jìn)料物料檢驗(yàn)報(bào)表》、《原材料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)表》、《原材料檢驗(yàn)單》。檢驗(yàn)進(jìn)廠鋼化玻璃原材料合格的直接入庫。光伏組件構(gòu)成3.國家標(biāo)準(zhǔn)(1)試驗(yàn)方法。1)尺寸檢驗(yàn)。2)厚度檢驗(yàn)。3)外觀檢驗(yàn)。4)彎曲度測(cè)量。5)抗沖擊性。6)碎片狀態(tài)試驗(yàn)。7)散彈袋沖擊性能試驗(yàn)。8)透射比。9)抗風(fēng)壓性能:按JCF/T677方法進(jìn)行試驗(yàn)。光伏組件構(gòu)成(2)標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、貯存。1)包裝。產(chǎn)品應(yīng)用集裝箱或木箱包裝。每塊玻璃應(yīng)用塑料或紙包裝,玻璃與包箱之間用不易引起玻璃劃傷等外觀缺陷的輕軟材料填實(shí)。2)包裝標(biāo)志。包裝標(biāo)志應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,每個(gè)包裝箱應(yīng)標(biāo)明“朝上、輕搬正放、小心破碎、玻璃厚度、等級(jí)、廠名或商標(biāo)”等字樣。3)運(yùn)輸。產(chǎn)品可用各種類型的車輛運(yùn)輸,搬運(yùn)規(guī)則、條件等應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)定。運(yùn)輸時(shí),木箱不得平放或斜放,長(zhǎng)度方向應(yīng)與輸送車輛運(yùn)動(dòng)方向相同,應(yīng)有防雨措施。4)貯存。產(chǎn)品應(yīng)垂直貯存在干燥的室內(nèi)。光伏組件構(gòu)成2.3構(gòu)成之三膠膜2.3.1膠膜1.EVA(1)EVA膠膜。(2)發(fā)泡鞋材。(3)電線電纜。(4)玩具。(5)熱熔膠。(6)VAE乳液。光伏組件構(gòu)成2.PVB(1)PVB特點(diǎn)。PVB是聚乙烯醇縮丁醛,無毒、無臭、無腐蝕性。具有優(yōu)良的透明性、良好的絕緣性、抗沖擊和拉伸性能??箯垙?qiáng)度高、粘接性好、彈性好、能耐無機(jī)酸和脂肪作用,還具有耐光、耐寒、耐老化等優(yōu)良的綜合性能。(2)PVB夾層膜。由聚乙烯醇縮丁醛樹脂,經(jīng)增塑劑DHA塑化擠壓而成型的一種高分子材料。(3)建筑用PVB夾層玻璃。歐美大部分建筑玻璃都采用PVB夾層玻璃,不僅為了避免傷害事故,還因?yàn)镻VB夾層玻璃有極好的抗震入侵能力。(4)汽車用PVB夾層玻璃。PVB夾層玻璃具有很高的強(qiáng)度、韌性,而且抗碰撞能力、安全性好,透明度高。光伏組件構(gòu)成圖2-20PVB夾層玻璃結(jié)構(gòu)光伏組件構(gòu)成3.PVCPVC是聚氯乙烯,是一種使用一個(gè)氯原子取代聚乙烯中的一個(gè)氫原子的高分子材料。PVC本色為微黃色半透明狀,有光澤。透明度優(yōu)于聚乙烯、聚苯烯,差于聚苯乙烯。根據(jù)助劑用量不同,分為軟、硬PVC,軟制品柔而韌,手感粘;硬制品的硬度高于低密度聚乙烯,而低于聚丙烯,在屈折處會(huì)出現(xiàn)白化現(xiàn)象。光伏組件構(gòu)成2.3.2EVA膠膜1.EVA生產(chǎn)圖2-21EVA生產(chǎn)設(shè)備光伏組件構(gòu)成2.EVA特性
表2-13EVA膠膜性能指標(biāo)光伏組件構(gòu)成(1)交聯(lián)度。如圖2-22所示,在138℃和140℃條件下固化EVA膠膜,冷卻后交聯(lián)度達(dá)到最大的接近100%時(shí)所用的時(shí)間分別是30分鐘和18分鐘。圖2-22EVA膠膜的固化曲線光伏組件構(gòu)成(2)EVA透光率。國內(nèi)外膠膜產(chǎn)品進(jìn)行透光率測(cè)試比較,膠膜均采用0.5mm厚度。先將切割好的玻璃(50mm×25mm)若干片用酒精擦干凈晾干待用,準(zhǔn)備配方中含銪元素的膠膜樣品若干,某國外膠膜樣品A若干,某國內(nèi)膠膜樣品B若干,某國內(nèi)膠膜樣品C若干。以玻璃/EVA膠膜/玻璃為序在層壓機(jī)里層壓,抽真空5min,150℃下層壓20min制得樣品,以此樣品作為紫外-可見分光光度計(jì)的系統(tǒng)基線樣品。(3)耐紫外光老化。光源采用UVB313紫外燈,光照和凝露溫度分別為60℃、40℃,時(shí)間分別為4小時(shí)、4小時(shí),光照和凝露交替進(jìn)行共1000小時(shí)。耐紫外光老化后的黃變指數(shù)(△YI)均按GB2409-80《塑料黃色指數(shù)試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如圖2-23所示,黃變指數(shù)控制在0.8以下。光伏組件構(gòu)成圖2-23
各樣品紫外老化測(cè)試結(jié)果光伏組件構(gòu)成3.EVA使用EVA膠膜的功能有光學(xué)藕合、固定光伏電池片,絕緣保護(hù)連接電路導(dǎo)線、提供適度機(jī)械強(qiáng)度和熱傳導(dǎo)途徑。圖2-24EVA脫層如圖2-24所示,光伏組件在使用過程中有EVA脫層現(xiàn)象,主要因?yàn)镋VA交聯(lián)度不合格(如層壓機(jī)溫度低,層壓時(shí)間短等);EVA、玻璃、背板原材料表面有異物;EVA原材料成分(乙烯和醋酸乙烯)不均導(dǎo)致不能在正常溫度下溶解造成脫層;電池片焊接過程中助焊劑用量過多,長(zhǎng)時(shí)間高溫工作出現(xiàn)沿主柵線脫層。EVA膠膜脫層面積較小時(shí)影響光伏組件大功率發(fā)揮作用,甚至失效;當(dāng)EVA脫層面積較大時(shí)直接導(dǎo)致光伏組件失效報(bào)廢。光伏組件構(gòu)成2.3.3EVA膠膜的檢驗(yàn)EVA是一種熱融膠粘劑,厚度0.25mm~0.6mm,表面平整,厚度均勻,內(nèi)含交聯(lián)劑。常溫下無黏性且具抗黏性,達(dá)到熱壓便發(fā)生熔融粘接與交聯(lián)固化,并變的完全透明。固化后EVA能承受大氣變化且具有彈性,將電池片“上蓋下墊”,將其包封,并和上層保護(hù)材料-玻璃,下層保護(hù)材料背板(TPT,BBF等),利用真空層壓技術(shù)合為一體。EVA膠膜和玻璃粘和后能提高玻璃的透光率,起著增透的作用,并對(duì)光伏組件的輸出有增益作用(增強(qiáng)光伏電池片光照強(qiáng)度)。光伏組件構(gòu)成1.紫外-可見透光率
2.粘結(jié)強(qiáng)度3.收縮率
4.老化(1)濕熱老化(2)紫外老化光伏組件構(gòu)成2.4構(gòu)成之四背板如圖2-25所示光伏組件結(jié)構(gòu)中可知,光伏電池背板膜用于光伏組件層壓封裝,具有環(huán)保,耐紫外光和不發(fā)黃等優(yōu)點(diǎn),由多層高分子薄膜經(jīng)碾壓黏合起來的復(fù)合膜,對(duì)電池片起保護(hù)和支撐作用,具有可靠的絕緣性、阻水性、耐老化性。圖2-25光伏組件結(jié)構(gòu)中的TPT背板光伏組件構(gòu)成2.4.1簡(jiǎn)介光伏組件背板用于支撐、固定光伏電池片,并具有持續(xù)抵御光照射的能力。TPT背板一般是由層壓薄膜復(fù)合板所制成,最普遍的就是一種包含Tedlar/聚酯/Tedlar(TPT)的三層結(jié)構(gòu)背板膜。這種結(jié)構(gòu)讓氟化聚酯物能保護(hù)聚酯材料正反面、抵擋光分解。如圖2-26所示,Tedlar薄膜堅(jiān)韌、耐光、抗化學(xué)侵蝕且不受長(zhǎng)期曝露于高濕度環(huán)境的影響。圖2-26TPT背板材料光伏組件構(gòu)成1.特性PET提供力學(xué)性能和絕緣性能,氟材料提供阻隔性和耐候性。PET聚酯薄膜不易伸縮,具有良好的耐高溫性和極好的電絕緣性能,是TPT背板的重要成分材料,厚度一般為250μm,具有水蒸氣阻隔性(低的水汽滲透率)、電氣絕緣性、尺寸穩(wěn)定性、耐濕熱老化性(耐候性)及阻燃性,易加工性及耐撕裂性(機(jī)械性)。光伏組件構(gòu)成2.行業(yè)背板主要的作用是保護(hù)硅晶片,所以背板需要具有一定的特性,如水蒸汽透過率、絕緣性能、收縮率。一般來說就是背板自身的各成分間的粘接強(qiáng)度,不能分層;與EVA的粘接強(qiáng)度,解決方法很多。背板基本組成是F材料(T層)和PET,PET提供力學(xué)性能和絕緣性能,F(xiàn)材料提供阻隔性和耐候性。目前的加工方式有2種,涂布和復(fù)合,這兩種各有優(yōu)缺點(diǎn),涂布相對(duì)復(fù)合來說成本和工藝都比較簡(jiǎn)單點(diǎn),兩者工藝其實(shí)都是成熟工藝,做出來好產(chǎn)品沒什么大問題,關(guān)鍵是表面的F材料。背板的主要特性還是靠F材料來體現(xiàn),一般來說F材料無論是膜還是涂料,只要加工得當(dāng),F(xiàn)元素含量足夠,背板的耐侯性和阻隔性都不是問題。光伏組件構(gòu)成2.4.2產(chǎn)品比較1.TPTTPT由三層組成,即PTFE(聚四氟乙烯)+PET+PTFE(聚四氟乙烯),特性如表2-14所示,能與空氣隔絕,有極好的抗氧化、抗?jié)駸崮芰涂棺贤饩€能力,具有良好的電絕緣性能,極好的耐污疏水性,和EVA的完美結(jié)合,更好的耐候抗老化性能,尺寸和顏色可以選擇。TPE由三層組成,即PTFE+PET+EVA;PPE由三層組成,即PET+PET+EVA;PE由兩層組成,即PET+EVA。光伏組件構(gòu)成表2-14TPT特性光伏組件構(gòu)成2.聚酯薄膜背板KREMPEL為光伏組件制造商提供的光伏組件背板,25年質(zhì)量保證,均價(jià)昂貴的光伏組件總成本相比,光伏組件背板膜的成本僅占3-5%。考慮各種環(huán)境因素影響,如紫外線輻射、潮濕、溫度變化、塵埃、腐蝕性氣體。背板不僅需要為光伏組件提供最佳的防護(hù),還必須能支持現(xiàn)有光伏系統(tǒng)的特性,如1000V的最高系統(tǒng)電壓。背板的中間層,采用具有良好的絕緣性能的聚酯薄膜,這為各種太陽能光伏組件的系統(tǒng)電壓局部放電穩(wěn)定性所需的高達(dá)1000V電壓的要求提供保障。聚酯薄膜在紫外線輻射下很不穩(wěn)定,用含氟聚合物膜將聚酯薄膜保護(hù)起來。光伏組件構(gòu)成3.GPE背板GPE是美國CPP的背板,GPE1000b背板是以一層PET為基材,再加上一層PVDF含氟層與EVA三層,通過美國CPP公司高薪技術(shù)粘合而成,不脫層,高防水滲透,抗紫外,并通過TUV認(rèn)證。GPE=PVDF/PET/EVA,PVDF采用的是當(dāng)前世界最先進(jìn)的法國Arkema的材料,為獨(dú)特的三層膜結(jié)構(gòu)的PVDF膜,三層膜厚分別為:5μm/20μm/5μm。GPE中EVA的含量為4%,保證了非常好的粘合性。光伏組件構(gòu)成2.4.3TPT背板檢驗(yàn)用于太陽能電池光伏組件封裝的背板一般又被稱為TPT
聚氟乙烯復(fù)合膜,TPT一般常用三層結(jié)構(gòu)(PVF/PET/PVF),外層保護(hù)層PVF具有良好的抗環(huán)境侵蝕能力,中間層為PET聚脂薄膜具有良好的絕緣性能,內(nèi)層PVF需經(jīng)表面處理和EVA具有良好的粘接性能。1.檢驗(yàn)要求晶體硅光伏組件用TPT背板檢驗(yàn)內(nèi)容包括外觀、尺寸和重量。光伏組件構(gòu)成表2-15TPT檢驗(yàn)參考性能指標(biāo)光伏組件構(gòu)成2.特性分級(jí)
表2-16TPT特性分級(jí)光伏組件構(gòu)成續(xù):表2—16光伏組件構(gòu)成3.缺陷處理(1)自動(dòng)在線圖像視覺智能檢測(cè)系統(tǒng)。(2)背板變黃。背板出現(xiàn)變黃的解決辦法在操作上需要注意。大部分人都認(rèn)為主要是背板原材料的問題,因?yàn)镋VA里沒有抗紫外線的成份,所以用段時(shí)間就會(huì)發(fā)黃。光伏組件的使用環(huán)境不同的,背板變黃樣子不同,對(duì)光伏組件的輸出性能造影響不同。圖2-27反射能力的對(duì)比光伏組件構(gòu)成表2-17背板的性能比較光伏組件構(gòu)成(3)缺陷。熟悉TPT背板缺陷,可以指導(dǎo)生產(chǎn),防止不合格品投入生產(chǎn)。折皺是局部起皺紋的區(qū)域,用手指可以觸摸到,而且無法撫平。撫平是指借助外力可以使其回復(fù)到平滑狀態(tài)。品管主任負(fù)責(zé)監(jiān)督此標(biāo)準(zhǔn)的施行和更新,生產(chǎn)主任負(fù)責(zé)生產(chǎn)線的檢驗(yàn)員和操作人員按照此標(biāo)準(zhǔn)檢查,檢查人員必須閱讀、理解。缺陷有褶皺、脫層、突起、破損、污點(diǎn)現(xiàn)象。光伏組件構(gòu)成2.5構(gòu)成之五焊帶圖2-28焊帶光伏組件構(gòu)成2.5.1焊帶1.焊帶使用(1)焊帶選擇(2)無鉛焊帶的正確使用光伏組件構(gòu)成2.焊帶制造焊帶制造過程采用保溫爐底吹CO+N2混合氣體,爐內(nèi)銅液石墨顆粒覆蓋和澆注箱石墨粉覆蓋,通過吹氣脫氧和覆蓋保護(hù),鑄錠的氧含量穩(wěn)定在10ppm以下。中間退火和成品退火采用氣墊式連續(xù)退火爐生產(chǎn)太陽能光伏銅帶,硬度均勻,表面質(zhì)量好,表面光滑、無色差、光亮。光伏組件構(gòu)成2.5.2焊帶的檢驗(yàn)
晶體硅光伏組件用焊帶的檢驗(yàn)的測(cè)量工具有游標(biāo)卡尺、千分尺、鋼直尺,檢驗(yàn)的內(nèi)容有焊帶的幾何形狀、表面質(zhì)量。
表面質(zhì)量先用目測(cè),涂層應(yīng)連續(xù)、均勻,不應(yīng)有肉眼可見的露銅現(xiàn)象;涂層表面應(yīng)明亮,不應(yīng)有肉眼看出的發(fā)黃或發(fā)灰;涂層表面不應(yīng)有肉眼看到的黑點(diǎn)。兩面涂層允許有≤2mm長(zhǎng)的溝槽,200mm長(zhǎng)的涂錫帶其溝槽數(shù)≤3個(gè)。兩面肉眼觀察涂層在200mm長(zhǎng)度內(nèi)允許有≤4個(gè)針眼,但不露銅。涂層表面光滑,不允許有大于0.03
mm的錫刺凸起。其他外觀缺陷在較好的自然光下仔細(xì)檢查。光伏組件構(gòu)成2.5.3助焊劑1.成分(1)含鹵素助焊劑(2)免洗助焊劑1)有機(jī)溶劑。2)表面活性劑圖2-29
助焊劑包裝光伏組件構(gòu)成(3)有機(jī)酸活化劑。有機(jī)酸活化劑是天然樹脂及其衍生物或合成樹脂,由有機(jī)酸二元酸或芳香酸中的一種或幾種組成,如丁二酸,戊二酸,衣康酸,鄰羥基苯甲酸,葵二酸,庚二酸、蘋果酸、琥珀酸,其主要功能是除去引線腳上的氧化物和熔融焊料表面的氧化物,是助焊劑的關(guān)鍵成分之一。(4)防腐蝕劑。目的是減少樹脂、活化劑等固體成分在高溫分解后殘留的物質(zhì)。(5)助溶劑??梢宰柚够罨瘎┑裙腆w成分從溶液中脫溶的趨勢(shì),避免活化劑不良的非均勻分布。(6)成膜劑。是引線腳焊錫過程中,所涂復(fù)的助焊劑沉淀、結(jié)晶,形成一層均勻的膜,其高溫分解后的殘余物因有成膜劑的存在,可快速固化、硬化、減小粘性。光伏組件構(gòu)成2.種類助焊劑是一種促進(jìn)焊接的化學(xué)物質(zhì)。在焊錫中,它是一種不可缺少的輔助材料,其作用極為重要。助焊劑作用首先是溶解焊母氧化膜。在大氣中,被焊母材表面總是被氧化膜覆蓋著,其厚度大約為2×10-9~2×10-8m。在焊接時(shí),氧化膜必然會(huì)阻止焊料對(duì)母材的潤(rùn)濕,焊接就不能正常進(jìn)行,因此必須在母材表面涂敷助焊劑,使母材表面的氧化物還原,從而達(dá)到消除氧化膜的目的。其次,助焊劑可以防止焊母材再被氧化。母材在焊接過程中需要加熱,高溫時(shí)金屬表面會(huì)加速氧化,因此液態(tài)助焊劑覆蓋在母材和焊料的表面可防止它們氧化。助焊劑作用之三是熔融焊料張力。光伏組件構(gòu)成3.選擇助焊劑具備的條件是熔點(diǎn)應(yīng)低于焊料,表面的張力、黏度、密度要小于焊料;不能腐蝕母材,在焊接溫度下,應(yīng)能增加焊料的流動(dòng)性,去除金屬表面氧化膜;焊劑殘?jiān)菀兹コ?,不?huì)產(chǎn)生有毒氣體和臭味,以防對(duì)人體的危害和污染環(huán)境。對(duì)于使用者說,助焊劑的成份是沒有辦法做出測(cè)試的,如果要想了解助焊劑溶劑是否揮發(fā),可以簡(jiǎn)單的從比重上測(cè)量,如果比重減少很多,就可以斷定溶劑有所揮發(fā)。選擇助焊劑時(shí),先聞氣味,再確定樣品。光伏組件構(gòu)成4.免清洗概念免清洗是指在電子裝聯(lián)生產(chǎn)中采用低固態(tài)含量、無腐蝕性的助焊劑,在惰性氣體環(huán)境下焊接,焊后電路板上的殘留物極微、無腐蝕,且具有極高的表面絕緣電阻(SIR),一般情況下不需要清洗既能達(dá)到離子潔凈度的標(biāo)準(zhǔn)(美軍標(biāo)MIL-P-228809離子污染等級(jí)劃分為:一級(jí)≤1.5ugNaCl/cm2無污染;二級(jí)≤1.55.0ugNACl/cm2質(zhì)量高;三級(jí)≤5.0~10.0ugNaCl/cm2符合要求>10.0ugNaCl/cm2不干凈),可直接進(jìn)入下道工序的工藝技術(shù)。必須指出的是“免清洗”與“不清洗”是絕對(duì)不同的2個(gè)概念,所謂“不清洗”是指在電子裝聯(lián)生產(chǎn)中采用傳統(tǒng)的松香助焊劑(RMA)或有機(jī)酸助焊劑,焊接后雖然板面留有一定的殘留物,但不用清洗也能滿足某些產(chǎn)品的質(zhì)量要求,如家用電子產(chǎn)品、專業(yè)聲視設(shè)備、低成本辦公設(shè)備等產(chǎn)品,它們生產(chǎn)時(shí)通常是“不清洗”的,但絕對(duì)不是“免清洗”。光伏組件構(gòu)成5.助焊劑在使用中的問題1)在生產(chǎn)中根據(jù)不同機(jī)種選擇適配的助焊劑。2)同一型號(hào)的助焊劑不能通用所有PCBA。PCBA(PrintedCircuitBoard+Assembly)是說PCB空板經(jīng)過SMT上件,再經(jīng)過DIP插件的整個(gè)制程。3)助焊劑以固含量分為高、中、低固的助焊劑;按含不含松香分為松香型、無松香型;按含不含鹵素分為有鹵、無鹵;按可不可清洗分為清洗型、免清洗型。4)助焊劑過了保質(zhì)期不可使用。5)無鉛助焊劑跟有鉛助焊劑不同。光伏組件構(gòu)成6)助焊劑對(duì)焊接會(huì)產(chǎn)生積極影響。7)松香型跟不含松香型助焊劑各有優(yōu)缺點(diǎn)8)助焊劑溶點(diǎn)比焊料低,擴(kuò)展率>85%,擴(kuò)展率有專門測(cè)試方法。9)多層板的貫穿孔(通孔)上錫使用含松香型助焊劑比不含松香的助焊劑要相對(duì)好些,因在焊接后,松香不會(huì)完全消耗掉保持液態(tài),形成向上拉伸力,毛細(xì)滲透現(xiàn)象使上錫好,同時(shí)內(nèi)部不易產(chǎn)生空洞。10)天然樹脂在助焊劑當(dāng)中的作用與松香的作用沒有太大的區(qū)別,只是不會(huì)如松香助焊劑那樣的殘留過多的現(xiàn)象,但價(jià)格略高。11)表面張力影響軟釬焊接。光伏組件構(gòu)成6.表面活性劑表面活性劑能活躍于其他物質(zhì)表面并改變其他物質(zhì)表面張力,因此表面活性劑是能活躍于其他物質(zhì)表面具有極高降低表面張力能力和效率的一類物質(zhì)。表面活性劑在一定濃度的溶液中能形成分子有序組合體,從而具有一系列應(yīng)用功能;所以很低的濃度或很小的用量,就能顯著地降低溶劑或其他液態(tài)物質(zhì)表面張力。光伏組件構(gòu)成2.6構(gòu)成之六邊框光伏組件的邊框主要是鋁合金邊框,簡(jiǎn)稱鋁邊框。鋁合金邊框采用硬制鋁合金制成,表面氧化層厚度大于10微米,可以保證在室外環(huán)境長(zhǎng)達(dá)25年以上的使用,不會(huì)被腐蝕,牢固耐用。圖2-30鋁合金邊框光伏組件構(gòu)成2.6.1邊框構(gòu)成平板光伏組件依賴邊框來保護(hù)光伏組件,還可方便光伏組件的連接固定。邊框的主要材料有不銹鋼、鋁合金、橡膠、增強(qiáng)塑料等。光伏組件構(gòu)成中的邊框如圖2-31所示。圖2-31光伏組件構(gòu)成中的鋁合金邊框光伏組件構(gòu)成1.邊框特點(diǎn)光伏組件邊框鋁型材是表面經(jīng)過砂面氧化處理,不容易生銹和被腐蝕的鋁型材,氧化膜一般要在15μm以上。鋁合金邊框如圖2-32所示,它的表面需要進(jìn)行氧極氧化處理,氧化層厚度不宜過薄,且邊框要根據(jù)光伏組件規(guī)格的大小綜合考慮抗風(fēng)壓強(qiáng)以及光伏組件散熱等因素合理選擇邊框。圖2-32鋁邊框光伏組件構(gòu)成圖2-33鋁合金邊框尺寸光伏組件構(gòu)成2.鋁邊框生產(chǎn)長(zhǎng)江三角洲有很多鋁邊框制造企業(yè),江蘇省內(nèi)公司可以生產(chǎn)加工各種規(guī)格光伏組件鋁合金邊框、支架及配件,專用設(shè)備有鋁邊框CNC加工中心、專用切割機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、角碼機(jī)、液壓沖床機(jī)、端面銑,能滿足光伏組件各種規(guī)格要求。普通鋁型材是鋁棒通過熱熔、擠壓、從而得到不同截面形狀的鋁材料。鋁型材的生產(chǎn)流程主要包括熔鑄、擠壓和上色三個(gè)過程。其中,上色主要包括:氧化、電泳涂裝、氟炭噴涂、粉末噴涂、木紋轉(zhuǎn)印等過程。光伏組件構(gòu)成3.鋁邊框檢驗(yàn)鋁邊框的的來料檢驗(yàn)使操作更規(guī)范,確保合格的原材料流入生產(chǎn)線。由公司質(zhì)檢部對(duì)所有外購鋁邊框的來料檢驗(yàn),技術(shù)部負(fù)責(zé)制訂鋁邊框來料交付要求,質(zhì)檢部IQC負(fù)責(zé)制訂鋁邊框來料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),負(fù)責(zé)鋁邊框來料的外觀和性能檢驗(yàn)。測(cè)試工具準(zhǔn)備直鋼尺、游標(biāo)卡尺、量角規(guī)、渦流測(cè)厚儀、韋氏硬度計(jì)。指定相關(guān)文件有《鋁邊框交付要求》、《產(chǎn)品檢驗(yàn)管理制度》、《不合格品控制程序》、《標(biāo)識(shí)與可追溯性管理制度》。工作記錄有《原材料檢驗(yàn)報(bào)告》、《數(shù)據(jù)記錄表》、《檢測(cè)報(bào)告》。光伏組件構(gòu)成2.6.2鋁合金鋁合金,一般指有色金屬結(jié)構(gòu)的鋁合金材料,是以鋁為基的合金總稱,主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳,次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰。鋁合金密度低,強(qiáng)度高,接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼,塑性好,工藝性好,導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性優(yōu)良,工業(yè)上使用量?jī)H次于鋼。鋁合金按加工方法可以分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。光伏組件構(gòu)成1.鋁合金性能參數(shù)鋁合金廣泛的被應(yīng)用在工程結(jié)構(gòu)上。合金系統(tǒng)由數(shù)字系統(tǒng)分類(ANSI),或由名稱表示主要的組成合金(DIN及ISO)。選擇正確的鋁合金需要考慮材料的強(qiáng)度、延性、成形性、焊接性、抗腐蝕性。鋁廣泛地使用在現(xiàn)代航空器里是由于它高強(qiáng)度和較低的重量比率,如3004和3015鋁錳鎂合金的性能參數(shù):密度(kg/m3)2705,彈性模量(kN/cm2)6900,導(dǎo)熱系數(shù)[W/(m·℃)]214,縱向熱脹系數(shù)[mm/(m·℃)]24×10-3,熔點(diǎn)(℃)650。鋁及鋁合金其它金屬材料相比,具有自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。光伏組件構(gòu)成2.鋁合金產(chǎn)品(1)鋁產(chǎn)品。(2)鋁塑板。(3)鋁單板。(4)鋁蜂窩板(5)鋁蜂窩穿孔吸音吊頂板(6)鑄造鋁合金(7)鍛造用合金(8)高強(qiáng)度鋁合金(9)鋁合金畫框(10)氟碳鋁板光伏組件構(gòu)成3.鋁合金熔煉與鍛造鋁合金的熔煉與澆注是鑄造生產(chǎn)中主要環(huán)節(jié)。嚴(yán)格控制熔煉與澆鑄的全過程,對(duì)防止針孔、夾雜、欠鑄、裂紋、氣孔以及縮松等鑄造缺陷起著重要的作用。由于鋁熔體吸收氫傾向大,氧化能力強(qiáng),易溶解鐵,在熔煉與澆鑄過程中必須采取簡(jiǎn)易而又謹(jǐn)慎的預(yù)防措施,以獲得優(yōu)質(zhì)鑄件。光伏組件構(gòu)成4.鋁合金編號(hào)表2-18基本狀態(tài)代號(hào)光伏組件構(gòu)成2.7構(gòu)成之七硅膠如圖所示,密封膠在光伏組件工藝中作用是密封粘結(jié)光伏組件四周鋁合金邊框,將接線盒(PPO或PC材料)粘結(jié)至背板上,常用硅膠作為密封膠。圖2-34光伏組件工藝中需要硅膠的環(huán)節(jié)光伏組件構(gòu)成2.7.1硅膠性能比較1.光伏組件框架粘接要求光伏組件用膠從其應(yīng)用環(huán)境來看,主要是在戶外,必須滿足使用環(huán)境外部地理氣候條件的差異,也就為其性能特點(diǎn)提出了必要要求。首先硅膠要有良好的耐候能力,能夠耐受高低溫環(huán)境考驗(yàn),如西部省份,炎熱干燥,如南部省份,高溫潮濕,防潮、抗環(huán)境腐蝕能力;其次良好的耐紫外線曝曬能力,耐黃變性,良好的粘接能力(在UV照射,暴雨,大風(fēng),高低溫環(huán)境),良好的耐燃燒能力,抗機(jī)械沖擊、熱沖擊、防震能力都要具備。從施工應(yīng)用上來講,除了手動(dòng)打膠外,密封膠必須能與高速XY表和自動(dòng)點(diǎn)膠設(shè)備組合使用,提高光伏組件的成品效率。光伏組件構(gòu)成2.接線盒灌封的技術(shù)要求光伏組件接線盒是介于光伏組件構(gòu)成的光伏電池方陣和太陽能充電控制裝置之間的連接器,是光伏發(fā)電設(shè)備必不可少的配套部件,其灌封膠的性能要求戶外耐候能力,耐受嚴(yán)寒、酷暑、大風(fēng)暴雨等侵蝕;抗老化能力;耐阻燃性,UL94V0或V1級(jí)別;絕緣能力強(qiáng);同時(shí)具有一定的導(dǎo)熱能力,對(duì)旁路二極管起到散熱保護(hù)的作用。從施工應(yīng)用的角度講,產(chǎn)品要滿足光伏組件加工的快速生產(chǎn)要求,一般如果是脫醇縮合類,室溫固化,加成類是加熱固化體系。光伏組件構(gòu)成2.7.2硅膠UL測(cè)試考量光伏密封膠主要性能指標(biāo)中機(jī)械性能,包括硬度、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、剪切強(qiáng)度;電性能,包括體積電阻率、擊穿介電強(qiáng)度;固化深度:24小時(shí)固化深度要求大于2mm。光伏組件都是在室外較惡劣環(huán)境使用,要求溫度范圍在-40—150C,熱應(yīng)力小,且耐侯性好,抗紫外線性能好,防水性能佳。白色、與背板、EVA兼容、具有較強(qiáng)的粘接強(qiáng)度,抗黃變、可修復(fù),壽命25年以上。價(jià)格低,操作工藝簡(jiǎn)便。單組分室溫硫化硅橡膠,顏色多為白色,氣味低,不含溶劑,無腐蝕性。耐侯性能優(yōu)良,耐紫外線老化、耐臭氧性能優(yōu)良。光伏組件構(gòu)成2.7.3有機(jī)硅膠有機(jī)硅膠是一種有機(jī)硅化合物,是指含有Si-C鍵、且至少有一個(gè)有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物,習(xí)慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機(jī)基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物。其中,以硅氧鍵(-Si-O-Si-)為骨架組成的聚硅氧烷,是有機(jī)硅化合物中為數(shù)最多,研究最深、應(yīng)用最廣的一類,約占總用量的90%以上。光伏組件構(gòu)成1.有機(jī)硅膠性能有機(jī)硅膠基本結(jié)構(gòu)單元是由硅-氧鏈節(jié)構(gòu)成的,側(cè)鏈則通過硅原子與其他各種有機(jī)基團(tuán)相連。因此,在有機(jī)硅產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)中既含有"有機(jī)基團(tuán)",又含有"無機(jī)結(jié)構(gòu)",這種特殊的組成和分子結(jié)構(gòu)使它集有機(jī)物的特性與無機(jī)物的功能于一身。有機(jī)硅主要分為硅橡膠、硅樹脂、硅油三大類。硅膠制品根據(jù)成型工藝的不同可以分為模壓、液態(tài)、特種硅膠制品三大類系。模壓硅膠制品通常是通過高溫模具在放入添加硫化劑的固體硅膠原料后通過硫化機(jī)臺(tái)施加壓力,高溫硫成固體化成型的,模壓硅膠的硬度通常在30°C-70°C。光伏組件構(gòu)成液態(tài)硅膠制品是通過硅膠注塑噴射成型的,產(chǎn)品柔軟,硬度可以達(dá)到10°C-40°C,因其柔軟的特性,在仿真人體器官,醫(yī)療硅膠胸墊,等廣泛運(yùn)用。特種硅膠制品是根據(jù)硅膠的化學(xué)特性或者一些輔助原料的添加,特種硅膠制品還可具有耐高溫(最高可達(dá)330度),食品級(jí)(完全符合美國FDA,LFGB標(biāo)準(zhǔn)),醫(yī)療級(jí),阻燃級(jí),通過添加輔助原料還可以具有,夜光,負(fù)離子,變色,等特性。與其他高分子材料相比,有機(jī)硅產(chǎn)品具有優(yōu)異的性能,因此它的應(yīng)用范圍非常廣泛。它不僅作為航空、尖端技術(shù)、軍事技術(shù)部門的特種材料使用,而且也用于國民經(jīng)濟(jì)各部門,其應(yīng)用范圍已擴(kuò)到:建筑、電子電氣、紡織、汽車、機(jī)械、皮革造紙、化工輕工、金屬和油漆、醫(yī)藥醫(yī)療。光伏組件構(gòu)成2.有機(jī)硅膠的檢驗(yàn)硅膠檢驗(yàn)檢驗(yàn)內(nèi)容包括廠家,規(guī)格型號(hào),包裝,保質(zhì)期限,外觀,表干時(shí)間,延伸率,與背板的的粘結(jié)試驗(yàn),來料抽檢在生產(chǎn)過程跟蹤檢驗(yàn)。光伏組件構(gòu)成2.7.4無機(jī)硅膠無機(jī)硅膠是一種高活性吸附材料,常用硅酸鈉和硫酸反應(yīng),經(jīng)老化、酸泡等一系列后處理過程而制得。硅膠屬非晶態(tài)物質(zhì),其化學(xué)分子式為mSiO2.nH2O。不溶于水和任何溶劑,無毒無味,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,除強(qiáng)堿、氫氟酸外不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。各種型號(hào)的硅膠因其制造方法不同而形成不同的微孔結(jié)構(gòu)。硅膠的化學(xué)組份和物理結(jié)構(gòu),決定了它具有許多其它同類材料難以取代的特點(diǎn):吸附性能高、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度等。光伏組件構(gòu)成1.硅膠再生(1)硅膠吸水后的再生。(2)硅膠吸附有機(jī)雜質(zhì)后的再生。(3)硅膠再生應(yīng)注意的問題。1)烘干再生時(shí)應(yīng)注意掌握逐漸提高溫度,以免劇烈干燥引起膠粒炸裂,降低回收率。2)對(duì)硅膠焙燒再生時(shí),溫度過高會(huì)引起硅膠孔結(jié)構(gòu)的變化而明顯降低其吸附效果,影響使用價(jià)值。3)經(jīng)再生后的硅膠一般應(yīng)過篩除去微細(xì)顆粒,以使顆粒均勻。光伏組件構(gòu)成2.硅膠用作干燥劑硅膠可以用來作干燥劑,而且可以重復(fù)使用。硅膠是由硅酸凝膠mSiO2·nH2O適當(dāng)脫水而成的顆粒大小不同的多孔物質(zhì)。具有開放的多孔結(jié)構(gòu),比表面(單位質(zhì)量的表面積)很大,能吸附許多物質(zhì),是一種很好的干燥劑、吸附劑和催化劑載體。硅膠的吸附作用主要是物理吸附,可以再生和反復(fù)使用。在堿金屬硅酸鹽(如硅酸鈉)溶液中加酸,使之酸化,再加入一定量的電解質(zhì)進(jìn)行攪拌,即生成硅酸凝膠;或者在較濃的硅酸鈉溶液中加酸或銨鹽也能生成硅酸凝膠。將硅酸凝膠靜置幾小時(shí)使之老化,然后用熱水洗去可溶性鹽類,在60~70℃下烘干并在約300℃時(shí)活化,即可得硅膠。將硅酸凝膠用氯化鈷溶液浸泡后再烘干和活化,可得變色硅膠。用它作干燥劑時(shí),吸水前是藍(lán)色,吸水后變紅色,從顏色的變化可以看出吸水程度,以及是否需要再生處理。光伏組件構(gòu)成2.8構(gòu)成之八接線盒接線盒一般由盒蓋、盒體、接線端子、二極管、連接線、連接器幾大部分組成。盒體由熱塑性聚合物工程塑料ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)制成,并加有防老化和抗紫外輻射劑,能確保光伏組件在室外使用25年以上不出現(xiàn)老化破裂現(xiàn)象。接線柱由外鍍鎳層的高導(dǎo)電解銅制成,可以確保電氣導(dǎo)通及電氣連接的可靠。接線盒用硅膠粘接在背板表面。光伏組件構(gòu)成2.8.1構(gòu)成一個(gè)功能齊全的接線盒構(gòu)成有盒體、盒蓋:由高耐候性,高阻燃塑料材料制成,為盒內(nèi)各元器件提供保護(hù)。接線盒內(nèi)的旁路二極管,起旁路作用,確保光伏組件受陰影遮擋時(shí)不至于導(dǎo)致整個(gè)光伏組件不能工作。電纜線用于電能輸出,具有良好的耐候性和阻燃性。連接器用于相鄰光伏組件之間的連接,形成具有一定規(guī)模的發(fā)電系統(tǒng),應(yīng)具有良好的耐候性、阻燃性以及電性能。光伏組件構(gòu)成1.ABS工程塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)是一種通用型熱塑性聚合物,ABS性能特征:剛性好、沖擊強(qiáng)度高、耐熱、耐低溫、耐化學(xué)藥品性、機(jī)械強(qiáng)度和電器性能優(yōu)良,易于加工,加工尺寸穩(wěn)定性和表面光澤好,容易涂裝、著色,還可以進(jìn)行噴涂金屬、電鍍、焊接和粘接等二次加工性能。2.聚碳酸酯(PC)材料聚碳酸酯(簡(jiǎn)稱PC)是分子鏈中含有碳酸酯基的高分子聚合物,根據(jù)酯基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪
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