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组件封装中的电学与光学损失

2013-12-19 14:41| 发布者: echo| 查看: 21706| 评论: 0|原作者: 于振瑞|来自: 中国光伏测试网

摘要: 摘 要:晶硅太阳能电池组件封装中最重要的考核指标为封装损失,封装损失主要来源于封装材料的串联电阻损失和光学损失。本文对这两种封装损失建立了简单的物理模型、进行了数值模拟并与实验数值进行了比较。结果表明 ...
       摘  要:晶硅太阳能电池组件封装中最重要的考核指标为封装损失,封装损失主要来源于封装材料的串联电阻损失和光学损失。本文对这两种封装损失建立了简单的物理模型、进行了数值模拟并与实验数值进行了比较。结果表明,焊带的串联电阻是造成功率损失的主要原因,而封装材料的反射、吸收以及彼此间光学匹配性能的改善使其能够起到功率增益的效果。优化组件设计、原材料选择以及工艺标准可以大大降低封装损失。
       前言  
       目前晶硅电池的封装一般采用用涂锡铜带(称为“焊带”,包括互连条和汇流条)完成电池片的串联、然后利用热层压工艺封装成为Glass/EVA/Cell-String/EVA/Backsheet结构。组件的功率与其所含电池片功率总和相比会有所减小,这个差值称为封装损失。对封装损失的主要来源的研究已有很多报道 [1-6],总结一下包括以下几个因素:  
       A、 互连条与电池片主栅线的接触电阻 
       B、 互连条、汇流条本身的电阻 
       C、 由于Glass、EVA等造成的光学损失 
       D、 由于组成组件的各电池片最大工作点电流 不匹配造成的失配损失  
       E、 电池本身的串联电阻损耗与本征衰退损失 
       F、 接线盒造成的电学损失(串联电阻损耗、 二极管损耗)  
       G、 热学损耗—由于温度升高造成的功率损失 
       理论研究表明 [1],当一个组件上各电池片的电流(Isc、Imp、Iop)差值小于0.1A时,失配损失可以忽略不计;当电流差值为0.5A时,失配损失小于0.4%。而实际上,目前由电池生产线上按功率分档的同功率档的电池片之间的电流差值一般都在0.3A以内。实际的实验数据也表明,在按功率分档的基础上再按电流(Isc、Imp、Iop)细分,不能带来封装损失的明显改善 [2]。因此,本文不讨论失配损失。  
       除此之外,电池片本身的串联电阻损失与本征 损失(B-O复合中心造成的载流子寿命减小)是电池片本身固有;接线盒带来的损失与接线盒本身的等效串联电阻、二极管反向电流、以及汇流条与接线盒的连接方式有关,一般与层压件的关系不大;热学损失则与电池片与焊带、EVA等封装材料的热匹配、焊接工艺等相关,是一个比较复杂的因素,这些因素对封装损失的影响可参见文献 [2,3]。本文只考虑A、B、C三个因素对组件封装损失的影响。  
       1  理论模型  
       以下均以包含60片6寸双栅多晶电池片的组件为例进行分析。实验所用6×10排版的组件的局部放大图如图1所示。

       2.1 互连条的串联电阻影响  
       互连条的串联电阻可分为三部分:与电池片主栅线直接焊接在一起的部分、电池片间相连部分(弯折部分)及组件头尾的延长部分。正面主栅线长度一般为a=153 mm(a为电池片有效面积的边长),弯折部分长度为b=6 mm,组件头尾的互连条长度见图1所标。  
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