[练习]晶体硅太阳电池组件的优化设计

《[练习]晶体硅太阳电池组件的优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、晶体硅太阳电池组件的优化设计孔凡建江苏辉伦太阳能科技有限公司（210032）-•般地认为，品体硅太阳电池组件的制造技术比较简单，所以一•些金业对组件制造过程的技术管理和控制并不十分重视，并R在某些方面存在着误解和错误，而月•关于晶体硅太阳电池组件的相关文献十分缺少。笔者近儿年相继发表了一些关于品体硅太阳电池组件的研究报告［l-3Jo本文的目的就是将这些报告中的一•些成果和目前正在研究的成果做一个简要的介绍。1.光路优化和光学增益文献［1］于2003年发表，讨论了晶体硅太阳电池组件的光学增益问题。文献中记载的实验证明，好的光学匹配可以使光学增益达到5.75%。但是，坏的光学匹配，也可以

2、几乎不发生光学增益。怎样提高光学增益，是太阳电池组件制造过程中的一个重要技术。图1.玻璃花型形成的阴影图1中的深色斑点是玻璃压花在组件内部形成的阴影。这些阴影对照射到太阳电池表面上的光的均匀性产牛了不良的影响，必然影响到太阳电池的转换效率。提高太阳电池组件的光学增益，另一个重要的方血是减少太阳电池组件対光线的反射。在垂直入射时，在两个透明介质分界面上的反射率R由下式⑷决定：其中：山和匝分别是两个介质的折射率。已知空气的折射率n0=1,如果光伏纽件玻璃的折射率山=1.45,则在空气玻璃界面的反射率为3.4%。为了减少这个折射，光伏玻璃表血往往制作成绒面，可以使反射降低到2%以下。在晶体

3、硅太阳电池表面，一般都镀有SiN减反射膜。为了使太阳电池表面的反射率最小，SiN膜的儿何厚度d—般满足：(2)加3其中：入0是所选择的中心波长；"3是SiN膜的折射率。以血代表EVA的折射率，山代表Si材料的折射率。对于满足（2）式的SiN减反射膜，太阳电池组件中太阳电池表面対波长为心的光的反射率可以表达为⑷：（22R姑n2xn4-H3（3）ln2xn4+n3J如果忽略二次反射，忽略各层介质对光的吸收，忽略玻璃的压花和太阳电池绒面效果，太阳电池纽件表面的总反射率可以表达为：0=///、2、/、2X/3、2、1-1-n0—111X1-nl—n21-n2Xn4—nn0+n【丿丿nl+

4、n9Av丿In2Xn4+n丿7R如果玻璃表血镀膜,膜的折射率为"5,假设玻璃压花的减反射比为X，太阳电池绒血的减反射比为八2,则（4）式可以修改为:((2V?、/(2、2、、&=1-1-—%1-巾5】一兀21-〃2也4一“32k5）®+兀5丿丿1宀+〃2丿/心4+®丿丿丿(5)1.串联电阻损失在实际的牛.产过程中，人们发现，通常制作的组件的实际输出功率要低于所使用的太阳电池的额定总功率。既然封装对于太阳电池组件冇光学增益，为什么实际制造的组件的输出功率要下降呢？根本原因在于，太阳电池组件的制造过程增加了串联电肌。文献［2」专门讨论了这个问题。根据测量和计算，例如，一个185W的晶体硅

5、太阳电池组件，串联电阻的各个分项值分别为:a）太阳电池自身的串联电阻二325.4mQb）互联条串联电阻二21&2mQc）互联条与电池电极的接触电阻二3.3mQd）汇流带串联电阻=3&4mQe）接线盒内接点串联电阻二20mQf）连接电缆串联电阻二9.2mQg）连接器串联电阻=10mQ其串联电阻的总和为:Rs=625mQ,由此产生的功率损失为16W,占185W组件输出功率的8・7%。其中，组件生产过程中增加的串联电阻为：RO=299mQ,增加的功率损失为7.5W,占185W组件输出功率的4.l%o通过双辐照度方法⑸测录的额定功率为185W的纟R件的串联电阻为0.64Q。这个数值与上述理论

6、计算值大小接近，但是稍大于理论值，与通常的太阳电池组件测试设备测量的串联电阻大约1Q的数值相比有比较人的差别。文献［2］比较了几个不同功率组件的测量串联电阻和理论计算串联电肌之间的差别，见图2。如图所示，随着组件功率的下降，实际测量值与理论计算值之间的差别增加。这表明，太阳电池组合过程中卜V特性曲线的不匹配产生了附加的串联电阻。这个不匹配部分來源于太阳电池自身Z间的差别，部分來源于测试过程中光源的不均匀性。不匹配的现象越严重，所引入的附加串联电肌越大，匹配损失越大。当太阳电池效率低下时，太阳电池I-V特性Z间的差别比较大，从而带來的串联电阻损失比较大。随着太阳电池效率的增加，太阳电池

7、组合对太阳电池组件串联电阻增加的影响要下降，因为高效率的太阳电池的卜v特性Z间的差别比较小。图2.串联电阻随组件功率的变化1.接线盒的影响不同形式的接线盒対太阳电池组件的可靠性和输出功率都产牛重要的影响。文献［3］专门讨论了不同接线盒对二极管工作温度的影响。实验表明，体积小的接线盒对二极管的散热效果好，灌装有传导介质（硅胶）的接线盒对二极管的散热效果好。文献［3］分别分析了接线盒内部的热传递过程，指出：热对流仅仅发生在以空气为介质的接线盒中，所散发的热量大