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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: 21715| 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 ...
       K.R.McIntosh 等人曾经利用 Ray-trace  simulation方法对低铁超白光伏玻璃及EVA的折射率与光吸收系数(波长范围λ=200~1400 nm)进行了模拟计算 [7]。他们的结果显示,在AM1.5光谱范围内,3.0mm与0.45mm厚的玻璃与EVA的平均折射率分别为n=1.5048和1.4830,而光吸收分别为A=1.47%和1.42%。为此,我们根据上述数据,估算出我们所用的3.2mm的玻璃和0.50mm的EVA的光吸收数值分别为A=1.45%和1.79%。对于光线直接进入电池的SiN减反层和光线先经过Glass/EVA封装材料再进入电池的SiN减反层时的透过率进行理论估算,过程如下。
       如图6所示,入射光Io(=1)遇到Air/Glass界面时,反射率为R1,进入Glass上表面的光强为Io(1-R1)=(1-R1),经过厚为3.2mm厚的玻璃到达Glass/EVA界面时,其光强为I1=(1-R1)×(1-A1),其中A1为光线在glass中的吸收损失。光线在Glass/EVA界面再次反射(反射率R2) ,进入到EVA的光强为I1×(1-R2)。光线在EVA中传输时吸收损失为A2,所以到达EVA/SiN界面时的光强为I2=I1×(1-R2) ×(1-A2)。光线在EVA/SiN界面再次遭遇反射(反射率R3),则进入到电池片SiN层的光强为I3= I2×(1-R3)。则光强Io经过Glass/EVA封装材料之后进入电池片SiN层的光强为 

       当光线直接由空气进入电池的SiN层时,光强为

       光线在介质界面的反射率用Fresnel公式计算(只考虑垂直入射情景)

       取空气、Glass、EVA、SiN的折射率分别为1.0003,1.5048,1.4830,2.200,Glass、EVA的光吸收分别为1.45%和1.79%,则可以计算出,光线经由Glass/EVA进入SiN和直接进入SiN时的总透过率为

       组件的输出功率与进入电池片的光强成正比关系,所以,从理论上讲Glass/EVA等封装材料起到增加输出功率的作用。设组件的理想输出功率为Pidea(即不考虑各种封装损失时的功率,为组件中各电池片裸片功率之和),由封装材料Glass/EVA带来的光学损失为:

       由于M>1,所以POL为负值,表示封装材料带来的实际上为功率增益。
       考虑封装材料的光学损失与串联电阻损失之后的,理论上的最大输出功率为PTheory 

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