LED封装技术与应用(沈洁).ppt

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1、第六篇 太阳能LED路灯设计,天津轻工职业技术学院,光伏发电技术及应用专业，电子信息与自动化学院,LED制造技术与应用,沈 洁,太阳能LED路灯设计,6.1 太阳能LED路灯概况6.2 系统的配置和计算6.3 太阳能电池板6.4 蓄电池6.5 控制器6.6 造价，检验，施工,6.1.结构和组成,分类（庭院灯，地坪等，路灯）用途（主干道，次干道，支路，小区，二到四级公路，矿区工业区，偏远地区离网照明，广场，公园，新农村，旅游区）结构：LED灯具（15-120W，60-90lm/W，4500-7500K，Ra75-90）驱动（恒流，数字,PWM和PFM）太阳能电池板（单晶，多晶，40W-300W）

2、储能蓄电池（铅酸蓄电池，镍碱蓄电池，磷酸鉄锂蓄电池）控制器（单片机，比较器：电池板温度补偿，蓄电池过充过放保护，时间控制，防反接）灯杆（太阳能电池板支架，灯头悬臂）地基（防风）蓄电池地埋箱（防水，透气，保温）线材（损耗小，防水）,一.太阳能LED路灯市场概况,1.结构和组成2.客户抱怨3.典型产品配置和价格4.行业5.政策,2.客户抱怨,用户抱怨重点A.系统寿命(LED驱动寿命电解电容，蓄电池)B.亮度（系统功率，光衰，路面宽度，路面反光，灯杆高度，路灯排布）C.连续阴雨天点亮天数,灯珠寿命5W-10W小时,电解电容3-5年（日本红宝石5年）-数字恒流驱动技术,蓄电池寿命5年，温度升高10，寿

3、命降低一半（透气防水地埋箱，减少高温影响，8-10年）,光衰（芯片质量，树脂荧光粉封装，散热设计,衬底-AlN陶瓷）光斑（矩形，均匀）线路损耗,3-7天（梅雨，汛期，沙尘暴，寒流降雪）恒流驱动（数字驱动，节能20%，间歇供电（10K-100KHz），节能50%）时间控制（智能控制，后半夜节能15%）价格限制（提高配置）,中山市宇之源太阳能,影响LED路灯寿命的因素,3.典型产品配置和价格,飞利浦联合国千村计划贵阳村庄连续5天阴雨天结合光控与时控,索尼松下欧司朗,Sanyo and Panasonics EVERLEDS street light technology is designed w

4、ith high efficiency LED lights that uses solar cells and lithium-ion batteries to power the street light up to 15 hours every night for up to 10 years life span.,三洋，松下，EVERLEDS系列,Sanyo,Panasonic join forces to launch solar lithium-ion LED streetlight,95W,中山市宇之源太阳能,全年可亮灯，抗阴雨天35天技术特点：1.数字恒流驱动技术，无需电解电容

5、2.透气防水地埋箱，减少高温影响，8-10年3.数字驱动，节能20%，4.间歇供电（10K-100KHz），节能50%5.智能时间控制，后半夜节能15%,杀虫灯济南祥辰LED功率：30W电池板：单晶90W蓄电池：120Ah灯杆：h4.5*d89*mm，t2.5m地基：50*50*100cm价格：7500元,LED power：120WApplication：HighwayHeight：8mBrightness:49 Lux.Distance from pole to pole：45 meterWith timer dimmer:F-3h，50%-5 h,FBattery:gel 4pcsAut

6、arkic backup:50 hours=5daysPrice：US$2,270-4,541/Piece,Solar Street Light LED Kuwait 280 Watt,功率：100W太阳能电池板：300W蓄电池：400AH（铅酸，胶体）高度：14m价格：10K,嘉兴中电新能源LED功率：75W,40CREE，35lux，6500K电池板：单/多晶150W，17%蓄电池：100Ah灯杆：8m工作时间：10h/d，6h全亮，4h节能，连续3个阴雨天,珠海麟盛电子科技有限公司,LED功率：5-10W太阳能电池板：8W-25W蓄电池:内置磷酸鉄锂电池高度：3m价格：1000-5000

7、特色：接市电，红外感应,高邮市亿佳能照明5720元,比亚迪锂电池,光源功率：1W太阳能板：2.7W锂电池：3.6AH价格：480元,4.行业,千讯行业研究 1.中国太阳能路灯行业发展研究报告2.中国太阳能路灯控制器行业发展研究报告3.中国太阳能路灯蓄电池行业发展研究报告,芯片价格以每年约20%的速度下降太阳能电池板价格下降到2009年的30%,半年前的50%，一年后可能会降到4元/W左右锂电池价格为铅酸3倍，寿命为4倍（深循环）价格每年以10%的速率下降（沃特玛）铅酸政策上没有优势，遭遇整顿,阿里巴巴 太阳能 LED路灯企业生产厂家：2021家诚信通企业会员534家，,5.政策,十城万盏一 试

8、点阶段(2009年)二 示范阶段(20102012年)三 推广阶段(20132015年),12年3月份财政部等三部委针对LED产品启动了2012年财政补贴推广项目招标工作，补贴比例约为采购价格的30%，总额过亿。中国环资工委将安排80亿元中央财政预算外资金采购400万盏LED高效道路照明产品，同时将带动不低于30亿元的地方配套资金，计划在全国范围内筛选出100家LED光源研发生产企业作为供应商。券商：下游照明应用厂商直接受益，中游封装和上游芯片厂商间接受益,千里十万广东一千公里十万盏路灯,Scong wisdom,6.2 系统的配置和计算,1.照明行业标准2.影响配置的因素3.灯的用途类别4.

9、气象条件影响5.亮灯控制6.计算配置（太阳能跟踪器）,1.行业标准,CJJ_45-2006_城市道路照明设计标准,节能措施6.2 照 明 控 制本次修订标准时将开灯照度水平提高到15lx，关灯照度水平提高到30/20lx普遍推行在深夜普遍降低路面亮度。居住区不宜：(1)居住区夜间行人的安全和住户的安全极为重要；(2)该区的照度本来就不高，即使再行降低，节能效果也并不明显。主要在主干路、次干路采取这一措施：采用双光源灯具。深夜的交通流量小，关闭一支光源，既可以达到节能目的，又不影响路面亮度（或照度）均匀度。也可以采用深夜能自动降低路灯光源功率的装置，如双功率镇流器或有载调压变压器等。采用深夜关掉

10、不超过半数灯具的办法，优点是简单使用，缺点是会道路路面亮度（或照度）均匀度降低。但不允许关掉道路纵向相邻的两盏灯具。,表27 公路照明标准推荐值注：表中各项数值适用于干燥路面。,公路照明标准推荐值,广东省LED路灯地方标准解读-DB44/T 609-2009,清华大学深圳研究生院半导体照明实验室钱可元,路面理想情况,路面实际情况如果灯具光效为90lm/W，则主干道需要125W，次干道需要72W,路灯光源光通量的计算,2.影响配置的因素,a.用途（功率）主干道，次干道，支路，小区，二到四级公路，矿区工业区，偏远地区离网照明，广场，公园，新农村，旅游区b.日照和气象条件（连续工作天数）高纬度和赤道

11、地区，连续阴雨，梅雨，汛期，寒流c.亮灯控制（连续工作天数）半夜熄灯，降低亮度，间隔亮灯,灯的用途类别,城市道路照明主干道 125W次干道 75W支路 15-30W庭院，景观灯5W-30W,公路照明(二，三，四级公路)60-200W75lm/W的灯60W90W120W150W,90lm/W的灯50W75W100W125W,日照时间和辐射量,亮灯控制,城市道路 11.5小时/天，晚上22点后，道路上车少人稀，即便是繁华街道，午夜24点-清晨6点，也罕见行人和车辆。小型城市在夜晚9点后，大中城市在午夜12点后，道路上几乎空无一人，北京、上海、广州，凌晨2点以后，道路上也已罕见行人、车辆。,亮灯控制

12、开灯照度水平提高到15lx，关灯照度水平提高到30/20lx,太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以上，系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压2030，才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量高6倍以上为宜。,系统负载的计算,计算配置,正对曲线,计算太阳能电池板的功率和蓄电池容量：,设：灯的功率为P灯每天亮灯时间为T亮灯工作电压为V工控制器转换效率为A控转=0.95某市日均辐射量R市某市辐射量修正系数M修太阳能板表面污染及蓄电池自损系数X损=0.9太阳能电池板功率P板太阳能充电电压V充日消耗电能Q日连续阴雨天D连蓄电池容量C,则：每天耗电能,太阳能电池板的功率,蓄

13、电池容量,即,例如：上海地区，30WLED，每天工作8小时，连续一星期阴雨天得到：电池板功率P板=96W，再放20%余量120W蓄电池容量：C=177AH,配置的计算,注：蓝色为阴雨天降到5天,配置原则：电池板多放余量，蓄电池容量适中，保证电池每天充满，防止电池亏电导致电池寿命降低,LED10-15元/W，太阳电池板5-6元/W,蓄电池容量7.5-10元/AH,增加1WLED，需增加电池板4W,22元电池容量5AH，40元总共62元,低光效：70lm/W，10元/W高光效：90LM/W，15元/W用高光效增加LED成本5元/W但降低其余配置62元/W所以应尽量使用高光效的光源,光效与配置的关系

14、,比亚迪配置,实际考虑：电池板每天都要有余量20%，确保充满电池储能型铅酸蓄电池，每天用容量的30%，电池寿命最长MCT充电模式使电量增加20%不同用途对亮灯时间控制要求不同：路灯后半夜可以不亮或调低亮度，但要求连续点亮天数；景观灯阴雨天可以不亮，庭院灯后半夜可以采用声控或者红外线。冬季温度低，电池效率高，但日照时间短。夏季阳光强烈，日照时间长，但电池效率低。夏季梅雨或汛期，冬季寒潮降雪部分地区沙尘暴,如何尽量延长持续点亮时间（中山宇之源）水平面上太阳辐射量参照值的选取要符合全年发电量盈亏平衡点。选取点太低则虽然亮灯正常模式达标率提高，但光伏组件功率增大，成本增加。选取点太高则亮灯正常模式达标

15、率降低，路灯整体性能降低。蓄电池长期工作在低电位，缩短蓄电池寿命，增加使用成本。平衡点选取在亮灯正常模式达标率80-85%，有很好的性价比，且蓄电池寿命最佳性价比。,拉萨的年总辐射量是成都的2.2倍，哈尔滨六月份的水平面上日均辐射量是十二月份的近5倍，要计算出太阳能路灯的光伏组件的峰值功率，首先确认工程地点的光伏组件倾斜面上的日均辐射量。,具体计算月平均太阳辐射量方法：HT=RH其中：HT斜面上的太阳总辐射量R倾斜面上月平均太阳辐射量与水平面上月平均太阳辐射量之比H水平面上的太阳总辐射量,安装倾角,光伏组件的倾斜角，根据经验取当地纬度5方向正南或正南偏西最好随季节调整或以冬季最佳倾角为准,蓄电

16、池容量的选择,当放电深度小于30%时，蓄电池才有较好的循环寿命，但是上述条件是在充电容量为放电容量130%的情况下达到的，在太阳能路灯的实际使用过程中，蓄电池的充电条件是无法满足的，所以在设计每天蓄电池的放电深度必须小于30%。根据多年实际测试数据显示，放电深度控制在13.5-16%是合理的，具体计算：Ah=Q/V.其中：Ah为蓄电池容量，Q为灯具光源每天的耗电量，V为系统工作电压，为放电深度。,实现光源功耗随蓄电量调整的实际效果蓄电量在阴雨天开始前一天晚上亮灯前是满电的，蓄电池容量按持续6个晚间耗电量设计，阴雨天按正常充电量的5%计算，连续阴雨天8天，光源额定不变功耗和光源功耗随蓄电量变化两

17、种情形蓄电池电量变化对比图如下：,光源恒功耗：第7天的电量已经耗尽，光源变功耗的情况下即使到了第8天，电量仍然保留在50%以上。蓄电池长期工作在高电位，有利于使用寿命的延长。光源变功耗的工作方式是实现太阳能路灯全年100%亮灯的关键中山市宇之源太阳能科技有限公司国家发明专利（专利号：ZL 2007 1 0031050.6；新型专利号：ZL2007 2 0058679.1）技术特点：1.LED SFC智能驱动模块（耗电仅0.0625W），比常规的恒流源电15%-20%。2.SWC技术，视觉停留效应（25帧/秒），比恒流供电节能50%，功耗降低，亮度不变。3.SPC功率调整模块，后半夜渐变式功率调

18、整，节能20%以上。SFC节能专利技术节电70%-90%；同等配置下，最长连续35-50 天以上阴雨天天数,光伏跟踪器3500元/台（2900）,结合太阳能电池板模块组合式数控机械装置，实现了对太阳位置的实时动态跟踪，新型的双轴太阳能跟踪器，和固定系统相比冬季发电量提高40%以上根据GPS获取的地理信息，与天气无关使太阳能发电组件绐终与太阳保持最大的直射角度的跟踪系统。,单轴1200元/台(1000),6.3 太阳能电池板,原理简介（PN结，串并联）分类（多晶，单晶）电池片的生产工艺及检验电池组件的生产工艺电池组件行业标准（包括接线盒和连接件）电池组件的参数和检验(弱光响应，曲线)控制器相关（

19、光开关，温度补偿等）组件厂商和报价,原理简介（PN结，串并联）,电场力和扩散力的比较N区多能级较高的电子，功函数高P区多能级较低的空穴，功函数低N型区电子向P型区扩散，留下正电荷P型区空穴向N型区扩散，留下负电荷留下的电荷形成电场阻碍扩散电子进一步迁移，并达到平衡,光照之后产生高能级的电子和低能级的空穴被PN结间的电场扫回N区和P区两边，却增加了两边的功函数之差为了平衡功函数，电子或着直接返回PN结和空穴复合，即结电流，并产生结温或从外部电路经过，并在负载上做功，能级降下来后回到P区与空穴复合，即所要的外部电流,等效电路,相当于恒流源和二极管的并联,参数：Voc开路电压Isc短路电流FF填充因

20、子=Pmax/Voc*Isc外量子效率 产生电子与所有入射光子之比内量子效率 产生电子与所有吸收光子之比电池效率,Rsh并联电阻，越大越好pn结内漏电阻，边缘漏电阻，脏物的电阻Rs串联电阻，越小越好电极电阻，扩散电阻，硅材料电阻，电极与材料的接触电阻Cj结电容,I-负载电流Iph-与日照强度成正比例的光生电流Ish-太阳能电池的漏电流Io-反向饱和电流（10-4A）Q-电子电荷K-玻尔兹曼常数T-绝对温度A-PN结理想因子Rsh-太阳能并联电阻Rs-太阳能串联电阻,串并联,同类串联电压相加，电流不变,同类并联电压不变，电流相加,当n 个参数不同的太阳电池串联时，,为避免在接近短路电流时在个别性

21、能差的电池中发生反偏，严重时甚至击穿现象，可以在各子电池旁并联旁路二极管,当n 个参数不同的太阳电池串联时,为避免在接近开路时在个别性能差的电池中发生电流倒灌现象，可以在每个并联电池前串联一个二极管,单晶电池组件的生产和检验,多晶硅由铸锭炉浇筑成大块多晶硅锭，由破锭机，多线切片机切割成的方片,效率达到17%,电池组件的生产,单晶电池组件的生产和检验,单晶硅片通过提拉法生长然后经过切割单晶硅单个电池片效率较高但由于缺角现在组件效率反而会低于多晶硅,效率：20%,（1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。（2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去3

22、050um。（3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。（4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散，结深一般为0.30.5um。（5）周边刻蚀（6）去除背面PN结。（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。（8）制作减反射膜：制作减反射膜的材料有MgF2，SiO2，Al2O3，SiO，Si3N4，TiO2，Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。（9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。（10）测试分档：按规定参数规范，

23、测试分类。,组件生产和检验,封接方法滴胶法 环氧树酯来封装的,表面是黑色的.一般是小功率的组件用于太阳能小产品如太阳能草坪灯之类的.,滴胶板35 年,2.层压法组件的生产工艺,1.晶体硅呈脆性硅太阳电池面积大硅太阳电池厚度小,2.太阳电池长期暴露在空气中会出现效率的衰减太阳电池对紫外线的抵抗能力较差太阳电池不能抵御冰雹等外力引起的过度机械应力所造成的破坏太阳电池表面的金属化层容易受到腐蚀太阳电池表面堆积灰尘后难以清除,封装的原因,3.单个太阳能电池往往因为输出电压太低，输出电流不合适,寿命25年,单片分选,103103（mm2）,125125（mm2）,150150（mm2）,厚度一般均为25

24、0-350微米之间。,Isc(A)Imp(A)Voc(V)Vmp(V),3.2 2.96 0.6 0.48,5 4.63 0.6 0.48,7.2 6.66 0.6 0.48,填充因子74%,太阳电池一般分为以下几种规格：,电池片检验标准,单片焊接,串联,汇联,1.钢化玻璃2.EVA3.电池组件4.EVA5.TPT,所有部件叠加好装框放入层压机抽真空，加热，加压装边框焊接接线盒,接线盒,封胶密封小巧型,传统开口式,薄片锡焊小巧，散热，稳定防水防尘维修不便,旁路二极管：主要作用防止组件的热斑效应。热斑效应：当组件在使用时部分电池片被异物遮挡，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。

25、被遮蔽的太阳电池片温度会不断升高此时会发热发热最终会导致电池片烧坏。,防反冲二极管：组件在没有光照时防止蓄电池电流倒流。,热斑效应,EVA 检验标准,乙烯与醋酸乙烯脂的共聚物含抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂厚度在0.4mm0.6mm 之间，,主要有两种：1.快速固化 2.常规固化150固化温度下交联，采用挤压成型工艺形成稳定胶层。,EVA性能要求a).熔融指数 融化速度。b).软化点c).透光率 AM1.5 的光谱分布条件下的透过率。d).密度e).比热f).热导率g).玻璃化温度h).断裂张力i).断裂延长率j).张力k).吸水性l).胶连 抗渗水性。m).剥离强度n).耐紫外光老化:户外使用寿

26、命。o).耐热老化:户外使用寿命p).耐低温环境老化:户外使用寿命,功能a).封装电池片，防止外界环境影响。b).增强组件的透光性。c).粘接作用强度。,性能取决于：分子量（用熔融指数MI 表示）醋酸乙烯脂含量（以VA 表示）当MI 一定时，VA提高弹性，柔软性，粘结性，相溶性和透明性提高，VA降低，则接近聚乙烯的性能。当VA 含量一定时，MI 降低则软化点下降，加工性和表面光泽改善，但是强度降低，MI增大，可提高耐冲击性和应力开裂性。,TPT 检验标准,聚氟乙烯复合膜厚度0.17mm，纵向收缩率不大于1.5%，白色对阳光起反射作用并具有较高的红外发射率可降低组件的工作温度对光进行散射提高光吸

27、收效率提高组件的效率耐老化、耐腐蚀、不透气。外层保护层PVF 抗环境侵蚀能力，中间层为聚脂薄膜绝缘良好内层PVF 经表面处理和EVA 粘接良好。,a).外观检验:无褶皱，无明显划伤。b).厚度测量C).抗拉强度d).抗撕裂强度e).层间剥落强度f).EVA-剥落强度g).尺寸稳定性0.5h 150,单晶硅太阳电池检验标准,1、太阳电池的外观检验a)单晶硅电池，与表面成35角日常光照情况下观察表面颜色，呈“褐；紫；兰”三色，目视颜色均匀，无明显色差、水痕、手印。b)多晶硅电池，与表面成35角日常光照情况下观察表面颜色，呈“褐；紫；兰”三色，目视颜色均匀，无明显色差、水痕、手印。c)电极图形清晰、

28、完整、无断线。背面铝背电极完整，无明显凸起的“铝珠。d)电池受光面不规则缺损处面积小于1mm2，数量不超过2 个。e)电池边缘缺角面积不超过1mm2，数量不超过2 个。f)电池片上不允许出现肉眼可见的裂纹。g)正放电池片于工作台上，以塞尺测量电池的弯曲度，“125 片”的弯曲度不超过0.75mm，,钢化玻璃检验标准,低铁钢化绒面玻璃3.2mm0.3mm,320-1100nm之间透光率达91%以上，对大于1200 nm 的红外光有较高的反射率耐太阳紫外光线的辐射，透光率不下降,GB9963-88钢化性能GB9535-88 抗冲击性能地面用硅太阳电池组件环境实验方法,对以下性能有较高的要求：a).

29、抗机械冲击强度b).表面透光性c).弯曲度d).外观,铝型材检验标准,a)保护玻璃边缘b)铝合金结合硅胶打边加强组件密封性能c)提高了组件整体的机械强度d)便于组件的安装，运输。,GB/T5237.15237.52000铝合金建筑型材GB/T31901996变形铝及铝合金化学成分GB/T95351998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型GB/T14952.3-94中华人民共和国标准铝及铝合金阳极氧化着色阳极氧化膜色差和外观质量检验方法目视观察法,表面处理：喷沙 打磨氧化 5-20微米表面着色，耐腐蚀性，耐磨性及硬度保护金属表面，耐热性，绝缘性,涂锡带检验标准,1)外观检验2)厚度3)电阻率4)

30、抗拉强度5)伸长率6)成品体积电阻系数：7)涂层融化温度8)侧边弯曲度9)应具有增功率现象10)使用寿命25 年,GB/T2059-2000 标准TU1 无氧铜带,双组分有机硅导热灌封胶检验标准,太阳能光伏组件接线盒（Junction Box）,特别是对防水导热有要求的电子电器产品。1）室温固化2）在很宽的温度范围内（-60-250）内保持橡胶弹性，电性能优异，介电常数与介电损耗非常小，导热性较好；3）防水防潮，耐化学介质，耐气候老化25 年以上；4）与大部分塑料，橡胶，尼龙及聚苯醚PPO 等材料粘附性良好；5）符合欧盟ROHS 环保指令要求。,失效模式,电性能问题,组件测试曲线异常,环境试验

31、后组件功率大幅度下降,测试参数,Pm：最大输出功率=Vpm*IpmVoc：开路状态下的组件端子间的电压Isc：短路状态下的组件端子间的电流Vpm：最大输出时的电压Ipm：最大输出的电流FF:填充因子，FF=VmIm/VocIsc效率=ImVm/P=FFIscVoc/PQ：内外量子效率,日照强度与电流成正比，日照越强，电流越大，功率越大,单晶和多晶在不同光照下的相应可看出单晶组件的弱光响应反而差，可能是由于缺角引起的,参数随温度的变化,电流随温度变化不大，与电压成反比所以输出随温度下降而升高，因此同一照度下，冬天效率高于夏天温度补偿 MCP,EL测试电致发光,离网组件,太阳能电池板内阻高，和蓄电

32、池串联时主要依靠蓄电池钳位，18V的电压加在12V的蓄电池上，电压会自动降到14V左右。蓄电池有最大所能承受的电流，与电池的容量有关，组件功率越大，电流越大。如果电池板功率大于18V，蓄电池容量大，则仍可以降到14V左右，如果容量小，则可能造成电压过高，水解严重等问题。离网组件：给12V蓄电池供电，电压设计18V左右。如需要用大功率电池板和负载，则采用两个小功率组件并联的方式供电。给24V蓄电池供电，电压设计在36-40V左右。如使用高电压电池板，则需将两个蓄电池串联，以达到24V的串联电压。离网组件多为160W以下的小功率组件，为了维持18V左右的电压，要对电池片进行重新切割和组合，因此多了

33、许多工序，价格一般也比大功率组件高1元/瓦,尚德离网组件,英利 太阳能电池组件规格参数表,评估电池板指标：电池板串联电阻，并联电阻，（电池片的工艺指标）电池板转换效率（主要决定电池板的大小）钢化玻璃自清洁能力（有些地区灰尘会严重影响电池板效率）大厂家组件主要看价格（质量已经有保证，并按瓦数计价）单晶片在强光下的转换能力多晶片在弱光下的转换能力小规模厂家组件则需仔细评估工艺能力（资质，外观，选料，抗风压等）,厂家和联系方式,太阳能电池行业标准GB/T2296-2001太阳电池型号命名方法GB/T2297-1989太阳光伏能源系统术语GB/T6495.1-1996光伏器件第1部分：光伏电流一电压特

34、性的测量GB/T6495.2-1996光伏器件第2部分：标准太阳电池的要求GB/T6495.3-1996光伏器件第3部分：地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据GB/T6495.4-1996晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法GB/T6495.5-1997光伏器件第5部分：用开路电压法确定光伏(PV)器件的等效电池温度(ECT)GB/T6495.7-2006光伏器件第7部分：光伏器件测量过程中引起的光谱失配误差的计算GB/T6495.8-2002光伏器件第8部分：光伏器件光谱响应的测量GB/T6495.9-2006光伏器件第9部分：太阳模拟器性能要求GB/T6497-19

35、86地面用太阳电池标定的一般规定GB/T9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型GB/T11010-1989光谱标准太阳电池GB/T11011-1989非晶硅太阳电池电性能测试的一般规定GB/T17683.1-1999太阳能在地面不同接收条件下的太阳光谱辐照度标准第1部分：大气质量1.5的法向直接日射辐照度和半球向日射辐照度GB/T18210一2000晶体硅光伏(PV)方阵I-V特性的现场测量GB/T18479-2001地面用光伏(PV)发电系统概述和导则GB/T18911-2002地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型GB/T18912-2002光伏组件盐雾腐蚀试验GB/T19064-

36、2003家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法GB/Tl9393-2003直接耦合光伏(PV)扬水系统的评估GB/T19394-2003光伏(PV)组件紫外试验GB/T20047.1-2006光伏(PV)组件安全鉴定第1部分：结构要求GB/T20513-2006光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则GB/T20514-2006光伏系统功率调节器效率测量程序,IEC61215,IEC 61730,UL 1703，ULC 1703,UL Fire SafetyClass C,CE,ISO 9001:2008,ISO 14001:2004,BS OHSAS 18001:2007,SA 8000,

37、PV Cycle,90%-power-output guarantee for 10 years 80%-power-output guarantee for 25 years,质保和认证,6.4 蓄电池,1.常用太阳能路灯蓄电池及其优缺点2.铅酸蓄电池（原理，参数，失效模式，检验方法，厂家及报价）3.镍碱电池（镍镉电池，镍氢电池）4.磷酸铁锂电池（原理，参数，失效模式，检验方法，厂家及报价）5.电池性价比较,蓄电池分类按放电倍率1.容量型2.中倍率3.低倍率按用途：储能型：容量比大，寿命长，自放电低，浅循环（UPS,移动基站，风光系统）动力型：大电流，高功率，深循环（电动汽车，助力车）启动型

38、：大电流，低内阻（汽车启动用）,使用寿命：浮充寿命（UPS,移动基站）深循环寿命（动力用）,以沃特玛锂电池为例：:,沈阳松下,常用太阳能路灯蓄电池及其优缺点,铅酸电池（AGM,GEL）阀控式密闭蓄电池（VRLA）：优点：功率密度高（200w-300-500/kg），工艺成熟，电流均匀，无记忆效应，自放电速度低（5%/月，价格便宜）。缺点：能量密度低（30-50wh/kg），污染环境。,铅酸电池的问题：充电到70%的时候，正极析出氧，充电90%的时候负极析出氢，AGM和GEL用玻璃纤维和胶体产生空隙，让析出的氧从正极传导到负极，失去电子，重新变成水,充放电工作反应原理：当接通外电路负载放电时，正

39、极板上的 PbO2 和负极板的Pb 都变成PbSO4，电解液的硫酸变成了水。充电时，正负极板上的 PbSO4 分别恢复原来的2 PbO 和Pb，电解液中的水变成了硫酸。,免维护胶体蓄电池（GEL）3-5年（400-2000次）填充物为SiO2-PVC电解液中加入二氧化硅胶体，成为固定体，利用胶体的裂纹传递氧气。胶体电池循环寿命好，不容易分层、不容易热失控、但是价格高，大电流放电性能差，初期有酸雾。,吸附式玻璃纤维（AGM）2-3年（300-500次）贫液式玻璃纤维为隔板，玻璃纤维孔传递氧气AGM电池比功率好，比能量高，价格相对便宜，但是循环寿命差。,寿命影响因素：1.环境温度，以25度为基准，

40、每升高10度，寿命缩减一半2.充电条件，经常欠充，充的比放的少，会降低寿命，单次循环的充电量应该是放电量的1.2倍以上3.放电深度，每次只放出电池实际容量的30%，可以循环1500次以上，即4年左右，每次都在80%的话，就只有一年多，100%的话就大概1年,蓄电池的寿命有两项权衡目标，一是浮充寿命；二是80%深度轮回充放电次数，即满容量放失容量的80%后再充溢电，可轮回运用的次数。依据经历，蓄电池的实践运用寿命往往只要标定浮充寿命的50%80%。这是由于蓄电池实践浮充寿命与规范温度、实践情况温度、电池充电电压、运用维护等很多要素有关。,容量影响因素：放电率：额定容量/额定容量放完时间 C/10

41、温度：越高，温度容量越大终止电压：大电流，低终止电压。小电流，高终止电压。主要和生 成硫酸铅有关。,充放电曲线,充电过程：主充主充一般是快速充电，如两阶段充电、变流间歇式充电和脉冲式充电均充深度放电后，串联中的单体蓄电池的电压和容量都可能出现不平衡现象。为了消除这种不平衡现象而进行的充电叫做均衡充电浮充为保护蓄电池不过充，在蓄电池快速充电至80一90容量后，一般转为浮充(恒压充电)模式，以适应充电后期蓄电池可接受充电电流的减小。当浮充电压值与蓄电池端电压相等时会自动停充。涓流充电为防止可能出现的蓄电池充电不足，在此之后还可加上涓流充电，使已基本充足电的蓄电池极板内部较多的活性物质参加化学反应，

42、其充电比较彻底。,充电程度判断1.检测端电压的变化率充电初始阶段，端电压的变化率很小；中间阶段，蓄电池端电压的变化率很大；末期，端电压的变化率极小2.检测实际容量值将检测的实际容量值与其额定容量值比较3.检测端电压端电压与额定值相差较大时，处于充电初期当两者差值很小时，充电过程已接近结束。,蓄电池内阻测试使用专业的蓄电池内阻测试仪（如日本HIOKI公司的3550系列）测定完全充电状态下的蓄电池的内阻，可以立即得到电池容量的结果，相同电压的电池其内阻越小容量就越大。,停充控制适时地切断充电电流，以防出现大量析气、失水和温升等过充反应(1)定时控制采用恒流充电法时，蓄电池所需充电时间可根据蓄电池容

43、量和充电电流的大小很确定。预先设定好充电时间，时间到了即停充或降为涓流充电。(2)蓄电池温度控制正常充电时，蓄电池的温度变化并不明显。但当蓄电池过充时，其内部气体压力将迅速增大，负极板上氧化反应使内部发热，温度迅速上升。因此，观察蓄电池温度的变化，即可判断蓄电池是否己经充满。(3)蓄电池端电压负增量控制一般而言，当蓄电池充足电后，其端电压将呈现下降趋势。据此，可将蓄电池电压出现负增长的时刻作为停充时刻。,蓄电池的寿命及其影响因素内在因素：活性物质的组成、晶型、孔化率、极板尺寸、板栅材料和结构等内在因素外在因素：放电深度、过充电量、充电电流和电压、环境温度等,1.放电深度(DOD)取出的容量占该

44、电池额定容量的比值大小。放电深度越大，相对使用寿命越短。正极板上活性物质Pb02相互结合不很牢，放电时生成的PbS04体积又比Pb02大，充电又生成体积小的Pb02，反复的收缩和膨胀，就使Pb02粒子结合松弛，脱落，从而使容量降低。放电深度加大，则参与反应物质多，寿命缩短。2.过充电程度的影响过充时，极板、分离栅等部件承受着由于电解氧化而造成的损坏过充量是决定蓄电池寿命的一个至关重要因素。,3.温度影响温升使输出容量增大，但它加速了电极的腐蚀，提高了出气量，使电解液损失充电期间，酸浓度大，电极的腐蚀造成活性物质的脱落,使蓄电池的寿命降低。低温充电时引起气体析出造成内部压力增大和电解液减少，也缩

45、短了蓄电池寿命,4.充放电电流的影响(1)充电电流电流过大，有大量的气体析出，并冲击活性物质，造成脱落。(2)放电电流放电电流过大，寿命降低。大的电流和高硫酸浓度均促使正极Pb02松散脱落。5.电压的影响(1)过高充电电压产生较大热量，一方面使可接受充电电流也变得越大，另一方面导致内阻减小，这样充电电流进一步加大，形成了充电电流和温度相互促进，形成“热失控，可能在几小时内损坏电池。(2)过低充电电压造成“欠充”。经常“欠充”电池内部容易形成酸分层化，使极板底部腐蚀。,瑞达电源,放电深度与寿命关系,自放电率与温度的关系,充电限压和温度补偿关系,江苏华富控股集团有限公司,温度补偿：温度越低，容量越

46、小，充电电压越高,高温状态下的循环能力的比较,江苏双登蓄电池,胶体电池高温性能好,试验方法:(华为均充)10h率放到1.80V/单格,限流1.5I10恒压2.35V充10h为一循环,放电5h终止循环.,胶体电池欠充情况下，寿命比较长,试验方法(华为浮充循环)用10小时率放电到1.80V/单格,终止;限流1I10A恒压2.23V/单格,充10h为一个循环,放电5h终止循环.(四只电池串联),AGM 12V100Ah和胶体12V100Ah过放电状态比较,C10放至终止电压1.80V/单格后,如继续深放,电池将出现严重不稳定状态(可观查AGM电池的电压降),胶体电池要稳定些,胶体电池过放电情况下，电

47、压下降幅度小,胶体电池对冲击放电的抵抗力,12V胶体阀控电池充电电压与环境温度（电池表面温度）的关系选择,温度补偿系数的公式：VtcVnTcn(T20)式中，Vtc经温度补偿后的电压；Vn未经补偿的电压；Tc在监控模块前面板上设置的补偿系数，单位：-72 mV（）；N每组电池的数值，对于48V系统为4只，；T温度传感器指示的温度（单位：）。,铅酸电池规范,GB/T 22473-2008 储能用铅配蓄电池,失效模式：（一）硫酸电解液干涸；（二）热失控；（三）内部短路等。,温度对容量损失的影响（一）第一类早期容量损失，缩写为PCL-：阻挡层。由于Pb-Ca-Sn-Al合金再生缺陷和半导体效应，正极

48、活性物质与板栅间形成了单项导电的阻挡层（二）第二类早期容量损失，缩写为PCL-：多孔活性物质膨胀引起颗粒之间互相隔绝，受温度影响很大，由PbO2PbSO4 软化过程中膨胀收缩，引起的正极活性物松软和络合结构的不可逆损坏，逐渐软化脱落。（三）第三类早期容量损失，缩写为PCL-：铅酸蓄电池无法充电的主要原因是由于负极添加剂活性降低或损失，而使充电困难，充电接受能力差，再充电不足，从而导致负极板底部1/3处硫酸盐化而造成的。（四）正极板腐蚀：环境温度过高，铅酸蓄电池放电深度越大，电解液密度越高，板栅腐蚀越剧烈；储存时间愈长，腐蚀层越厚。伴随着板栅腐蚀而产生板栅变形拉伸，其结果 使板栅抗张强度变小。活

49、性物质脱落，当腐蚀产物变得很厚或板栅变得相当薄时，板栅电阻增大，使电池容量下降，直至蓄电池失效。,铅酸蓄电池国家标准目录：机械工业标准2 JB/T 2599 1993 铅酸蓄电池产品型号编制方法17 JB/T 9653 1999 储能用铅酸蓄电池国家标准：1 GB 2900.1189 蓄电池名词术语19 YD/T 7992002 通信用阀控密封式铅酸蓄电池20 DL/T 6371997 电力阀控式密封铅酸蓄电池定货技术条件IEC 标准：IEC 6089611 固定型铅酸蓄电池第11部分:排气式一般要求和试验方法IEC 610561 第二版:一般用铅酸电池(阀控式)第一部分:一般要求、功能物性试

50、验方法IEC 610562 第二版：一般用铅酸电池(阀控式)第二部分:尺寸、端子和标注煤炭标准：,厂家和价格,镍碱电池（镍镉，镍氢）镍镉：充电简单快速，快充慢充，交流直流都行，寿命长，循环次数多（1000次）。工作温度-4060，能量密度高，是铅酸电池1.52倍，价格是22.5倍 缺点是记忆效应，必须周期性全放电。自放电严重，10%/天，且受温度影响有毒，很多国家禁用。镍氢：能量密度高（镍镉电池的140%），不污染环境，无记忆效应。缺点：循环寿命低，易发热，间歇式充电，时间长。自放电严重，是镍镉的150%。小电流放电高比能量输出（80-90wh/kg），大电流放电功率密度降低（40wh/kg）