| 3 结果与讨论 3.1 不同结构电池片层压件的光谱吸收以及光热转换 我们首先考察了不同类型的电池片对光谱的吸收。晶体硅属于间接带隙半导体材料，其具有较宽的光谱响应范围，然而其本身的禁带宽度（约1.12 eV）决定了它不能够吸收波长大于1100 nm的光线。图1的a和b分别是常规的单面单晶硅太阳能电池片和双面高效晶体硅电池片的结构示意图。可以看到，常规的单面p型电池片的背表面存在一层金属铝背场，其主要有两方面的作用：一是形成一层p+层从而对背表面进行钝化，提高少数载流子寿命；第二是反射长波光线以提高短路电流；第三是作为电极收集电荷。而双面的高效p型电池则具有迥然不同的电池结构，它具有对称的结构，背面没有金属铝背场，而采用硼扩散的p+层，然后用氮化硅薄膜进行钝化。众所周知，金属材料一般都属于导体，其内部存在着大量的自由电子而会对红外光线有吸收作用。常规的单面晶体硅电池片中由于有金属铝背场的存在而使得红外光不能穿透从而被电池吸收，这些被吸收的光子由于能量较小而不能产生光生载流子，其能量则全部转换为热能。所以，采用不同结构的电池片制作的光伏组件在光谱吸收方面会有所不同，进而使得组件的发热量也会有所不同而会影响到组件的NOCT。  图1：a)常规单面p型单晶硅电池片的结构示意图；b）双面高效p型单晶硅电池片的结构示意图。 我们用光电转换效率分别为17.8%的常规单面单晶硅电池片和18.4%的双面高效单晶硅电池片，使用相同的面板玻璃、EVA胶膜以及背板制作了两块层压件对其进行光谱学测试。  图2：常规单面电池片和双面高效电池片层压件的：a)反射率光谱测试；b)透射率光谱测试。 图2a和图2b分别是常规单面电池片和双面高效电池片制作的层压件的反射率和透射率的光谱图。看出在大于1100 nm的波长范围内，常规的单面电池片层压件具有比双面高效电池片层压件更高的反射率，这是由于单面电池片的铝背场对此波段光线的吸收造成的。而在240 nm-2400 nm范围内，单面电池片对光的透过率为0，而双面高效电池片层压件对波长大于1100 nm的光有一定的透射率，在这个波段范围内的层压件的吸收主要是由于背板材料的吸收造成的。通过反射率和透射率的光谱图我们可以分别得到两块层压件的吸收率的光谱图，如图3a所示。我们分别计算了不同电池片制作的层压件对标准太阳光谱的能量吸收，如图3b。在240 nm-2400 nm的光谱范围内，常规的单面电池片层压件对标准太阳光谱的吸收率为95.8%，而双面高效电池片对标准太阳光谱的吸收率为94.6%。常规的单面电池片和双面高效电池片的光电转换效率分别为17.8%和18.4%，由此可以得出在240 nm-2400 nm的光谱范围内单面电池片层压件和双面高效电池片层压件的光热转换效率分别为78.0%和76.2%。对240 nm-2400 nm范围内的标准太阳光谱能量进行积分可以得到在此范围内标准太阳光谱的光强为990 W/m2[6]，因此在此范围内常规单面电池片和双面高效电池片层压件吸收并转化为热量的光强分别为772.2 W/m2和754.4 W/m2。这个结果表明在标准太阳光谱和标准太阳光强的情况下，从太阳光到常规单面电池片和双面高效电池片层压件表面的热通量分别为772.2 W/m2和754.4 W/m2。常规单面电池片层压件热通量高于双面高效电池片层压件的原因主要是由于常规单面电池片的金属铝背场的红外吸收以及双面高效电池片由于钝化更好而载流子复合较少造成的。因此，在外界环境一致的情况下，常规的单面电池片层压件会有比双面高效电池片层压件更高的NOCT。这就表明，在光电转换效率相同的情况下，没有金属铝背场的双面电池片层压件比常规的带有金属铝背场的单面电池片具有更高的发电量，从而降低发电成本提高收益。 |
