單晶硅太陽電池片面積對其電性能的影響

摘要：單晶硅太陽能電池片因其光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長等優(yōu)點，在太陽能發(fā)電中的使用量日益增多。文章主要在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線中研究了單晶硅太陽能電池片的面積對其電性能的影響，研究表明：面積較大的電池片，其光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流和填充因子較大，串聯(lián)電阻較小，其中短路電流和串聯(lián)電阻的變化尤為顯著；開路電壓基本不受電池片面積的影響。

關(guān)鍵詞：單晶硅太陽電池；電池片；硅片；光電轉(zhuǎn)換效率；電性能參數(shù)

中圖分類號：TM914 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0083-03

石油、煤炭等傳統(tǒng)能源屬不可再生能源，隨著開發(fā)量的日益增大，儲量逐漸下降，導(dǎo)致燃料價格上升，能源格局不穩(wěn)定。此外，傳統(tǒng)能源的使用常伴隨著大氣污染等環(huán)境問題。面臨日益嚴(yán)峻的能源問題，受地域限制性小、環(huán)境友好的太陽能發(fā)電無疑成了可持續(xù)清潔能源的首選。目前太陽能電池市場中，晶硅太陽能電池占90%以上，而單晶硅太陽能電池片由于光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長等優(yōu)點，在太陽能發(fā)電中的使用量日益增多。單晶硅電池片的規(guī)格多樣化，目前用于光伏電站發(fā)電的單晶太陽能電池片主要有125mm×125mm、156mm×156mm兩種大類規(guī)格，本文在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線中分別對這兩種規(guī)格的電池片做了對比試驗，重點研究了單晶硅電池片的面積對電池電性能的影響。

1 試驗過程

1.1 硅片選擇

同一硅片廠家、同種方法（西門子法）制造的同等質(zhì)量單晶硅片，分別選取規(guī)格為S125Φ165mm和S156Φ200mm（后面簡稱S125和S156）的硅片各5500片。

1.2 加工

使用125—156可相互切換的同一柔性生產(chǎn)線，將硅片加工成電池片。工藝流程為：清洗制絨→酸洗→擴散→刻蝕（干法）→去磷硅玻璃→鍍減反射膜（PECVD）→絲網(wǎng)印刷→燒結(jié)→測試分選。

1.3 分析樣本選取

加工完畢，在兩批測試分選數(shù)據(jù)中去除異常數(shù)據(jù)后，按轉(zhuǎn)換效率由高至低分別選取5000片的數(shù)據(jù)作為分析樣本。

2 結(jié)果與討論

衡量太陽能電池片發(fā)電性能的主要指標(biāo)是光電轉(zhuǎn)換效率Eff，而影響電池片的轉(zhuǎn)換效率的主要電性能參數(shù)有：開路電壓Voc、短路電流Isc和填充因子F.F，此外，串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rsh對轉(zhuǎn)換效率也有很大影響。由于并聯(lián)電阻Rsh是一個虛擬電阻，指由p-n結(jié)的不完整性而造成p-n結(jié)的中間部分或邊緣有泄漏電流產(chǎn)生，相當(dāng)于一個泄漏電阻并聯(lián)在電池的兩極之間，在此將不做具體研究。表1是兩種規(guī)格電池片各5000片數(shù)據(jù)電性能參數(shù)的平均值及其對比分析。

2.1 面積對短路電流和開路電壓的影響

表1中S156電池片比S125電池片的Isc高3.17A，差值比例較大，為54.86%，可見電池片面積對短路電流有較大的影響；而S156電池片的Voc與S125的僅相差0.001V，差值比例為0.19%，在工藝波動的范圍內(nèi)。

太陽能電池的等效電路圖如圖1所示：

圖1 太陽能電池等效電路圖

當(dāng)外接負(fù)載被短路，即RL=0時，V=0，流經(jīng)二極管的暗電流ID可忽略不計，此時的電流I為短路電流Isc。

Iph=Ish+Isc=> （1）

由此可知，當(dāng)光生電流Iph一定時，Isc的大小與串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rsh有關(guān)。

當(dāng)Rsh>Rs時，，即 （2）

其中，Jph為光生電流密度，At為包括柵線圖形在內(nèi)的電池片的總面積。

由式（2）可知，Isc與電池片面積有直接的關(guān)系，且隨電池片面積的增大而增大。

有研究表明，當(dāng)外接電路斷開，即RL→+∞，I=0時，電壓V為開路電壓Voc。

（3）

其中Io、Jo分別為二極管反向飽和電流及其電流密度，由此可見，電池片的開路電壓Voc與電池片的面積無關(guān)。由此可見，理論與實際結(jié)果統(tǒng)一，面積對開路電壓基本沒有影響。

2.2 面積對串聯(lián)電阻的影響

表1中顯示，S156電池片的Rs為2.51mΩ，S125電池片的Rs為4.89mΩ，其差值比例為48.8%，此數(shù)據(jù)表明，Rs受面積的影響很大。圖2是5000片S156電池片（橫軸0～5000）和5000片S125電池片（橫軸5000～10000）的Rs散點對比圖，圖中可以明顯看出，S156電池片的Rs值顯著低于S125電池片的Rs值，且這兩種電池片的Rs值分布都比較集中。

圖2 156與125電池片的Rs對比圖

串聯(lián)電阻Rs主要由基層電阻Rb、總線電阻Rbus、柵線電阻Rf、前接觸層電阻Rfc、擴散層電阻REmitter、背接觸電阻Rbc六個部分組成，即：其中，L為電池片的邊長，w為寬度，h為厚度，s為柵線間隔，n為柵線數(shù)，Re為擴散層電阻，Rfrontpaste為前接觸電阻率，Rbackpaste為背接觸電阻率。

電池片的柵線一般是由導(dǎo)電性能優(yōu)良、電阻率極低的金屬銀制成，故此，總線電阻在串聯(lián)電阻Rs的總值中所占的比例是極小的。因此從式（4）中可以得出，電池片的面積（約為L2）對串聯(lián)電阻有很大的影響，且串聯(lián)電阻隨面積的增大而減小。

2.3 面積對填充因子的影響

表1顯示，S156電池片比S125電池片的填充因子F.F稍高，差值比例為0.99%。填充因子的差異，很大程度上是因為受到串聯(lián)電阻的影響。

圖3 F.F隨Rs增大的變化圖

圖3是F.F隨Rs增大的變化趨勢圖，其中X軸0～5000和5000～10000分別為5000片S156和S125電池片，每個規(guī)格的電池片均按Rs數(shù)值由小到大的順序排列，以觀察對應(yīng)的F.F值的變化趨勢。圖4中顯示，S156和S125電池片的F.F數(shù)值均隨Rs的增大而減小，且S156電池片的填充因子數(shù)值較S125的整體偏高，這與S156電池片的串聯(lián)電阻值較S125的整體偏低相對應(yīng)。因此電池片面積大小對串聯(lián)電阻的影響，間接影響了填充因子，且較大的電池片面積有利于填充因子的提高。

2.4 面積對光電轉(zhuǎn)換效率的影響

從表1可知S156電池片的Eff值比S125電池片的Eff值高出0.28%。相應(yīng)地，在Eff對比散點圖圖4中（橫軸0～5000和5000～10000分別表示S156和S125電池片，各5000片），S156較S125電池片的Eff值整體偏高。

圖4 156與125電池片的Eff對比圖

光電轉(zhuǎn)換效率的計算公式如下：

（5）其中Pin為單位面積入射光功率，故此：

（6）由此可見，Eff與電池片的面積并無直接關(guān)系，但是直接影響Eff的電性能參數(shù)，尤其是填充因子F.F受面積的影響，較大面積的電池片，其填充因子較大，光電轉(zhuǎn)換效率也隨之增加。

3 結(jié)語

晶硅太陽能電池制造是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的環(huán)節(jié)，不斷提高電池片的光電轉(zhuǎn)換效率，最大限度降低單位瓦數(shù)的生產(chǎn)成本，是太陽能電池片制造行業(yè)一直追求的目標(biāo)。增大電池片的面積，不僅有利于提高光電轉(zhuǎn)換效率和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中單位時間內(nèi)的產(chǎn)能，而且可以減少單位瓦數(shù)電池片制造的原輔材料消耗，降低生產(chǎn)成本。此外，大面積電池片的使用，對于硅片生產(chǎn)和電池片組件生產(chǎn)過程中的產(chǎn)能提高和原輔材料節(jié)約也具有重要意義。目前已有硅片廠家適應(yīng)市場需求，推出S156Φ210mm規(guī)格的單晶硅電池片。因此，隨著硅片制造技術(shù)和晶硅太陽能電池制造技術(shù)的發(fā)展，電池片尺寸將不斷向增大的方向發(fā)展。

參考文獻

[1] 秦玲.太陽能電池基本參數(shù)的影響因素分析與研究[J].價值工程，2012，（32）.

[2] 王軍，王鶴，楊宏，等.太陽電池串聯(lián)電阻的一種精確算法[J].電源技術(shù)，2008，32（10）.

[3] 施玉川.太陽能基礎(chǔ)與技術(shù)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1999.

作者簡介：周筱麗（1986-），女，山東鄄城人，寧夏銀星能源股份有限公司技術(shù)員，工學(xué)碩士，研究方向：晶體硅太陽能電池制造及應(yīng)用。endprint

摘要：單晶硅太陽能電池片因其光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長等優(yōu)點，在太陽能發(fā)電中的使用量日益增多。文章主要在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線中研究了單晶硅太陽能電池片的面積對其電性能的影響，研究表明：面積較大的電池片，其光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流和填充因子較大，串聯(lián)電阻較小，其中短路電流和串聯(lián)電阻的變化尤為顯著；開路電壓基本不受電池片面積的影響。

關(guān)鍵詞：單晶硅太陽電池；電池片；硅片；光電轉(zhuǎn)換效率；電性能參數(shù)

中圖分類號：TM914 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0083-03

石油、煤炭等傳統(tǒng)能源屬不可再生能源，隨著開發(fā)量的日益增大，儲量逐漸下降，導(dǎo)致燃料價格上升，能源格局不穩(wěn)定。此外，傳統(tǒng)能源的使用常伴隨著大氣污染等環(huán)境問題。面臨日益嚴(yán)峻的能源問題，受地域限制性小、環(huán)境友好的太陽能發(fā)電無疑成了可持續(xù)清潔能源的首選。目前太陽能電池市場中，晶硅太陽能電池占90%以上，而單晶硅太陽能電池片由于光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長等優(yōu)點，在太陽能發(fā)電中的使用量日益增多。單晶硅電池片的規(guī)格多樣化，目前用于光伏電站發(fā)電的單晶太陽能電池片主要有125mm×125mm、156mm×156mm兩種大類規(guī)格，本文在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線中分別對這兩種規(guī)格的電池片做了對比試驗，重點研究了單晶硅電池片的面積對電池電性能的影響。

1 試驗過程

1.1 硅片選擇

同一硅片廠家、同種方法（西門子法）制造的同等質(zhì)量單晶硅片，分別選取規(guī)格為S125Φ165mm和S156Φ200mm（后面簡稱S125和S156）的硅片各5500片。

1.2 加工

使用125—156可相互切換的同一柔性生產(chǎn)線，將硅片加工成電池片。工藝流程為：清洗制絨→酸洗→擴散→刻蝕（干法）→去磷硅玻璃→鍍減反射膜（PECVD）→絲網(wǎng)印刷→燒結(jié)→測試分選。

1.3 分析樣本選取

加工完畢，在兩批測試分選數(shù)據(jù)中去除異常數(shù)據(jù)后，按轉(zhuǎn)換效率由高至低分別選取5000片的數(shù)據(jù)作為分析樣本。

2 結(jié)果與討論

衡量太陽能電池片發(fā)電性能的主要指標(biāo)是光電轉(zhuǎn)換效率Eff，而影響電池片的轉(zhuǎn)換效率的主要電性能參數(shù)有：開路電壓Voc、短路電流Isc和填充因子F.F，此外，串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rsh對轉(zhuǎn)換效率也有很大影響。由于并聯(lián)電阻Rsh是一個虛擬電阻，指由p-n結(jié)的不完整性而造成p-n結(jié)的中間部分或邊緣有泄漏電流產(chǎn)生，相當(dāng)于一個泄漏電阻并聯(lián)在電池的兩極之間，在此將不做具體研究。表1是兩種規(guī)格電池片各5000片數(shù)據(jù)電性能參數(shù)的平均值及其對比分析。

2.1 面積對短路電流和開路電壓的影響

表1中S156電池片比S125電池片的Isc高3.17A，差值比例較大，為54.86%，可見電池片面積對短路電流有較大的影響；而S156電池片的Voc與S125的僅相差0.001V，差值比例為0.19%，在工藝波動的范圍內(nèi)。

太陽能電池的等效電路圖如圖1所示：

圖1 太陽能電池等效電路圖

當(dāng)外接負(fù)載被短路，即RL=0時，V=0，流經(jīng)二極管的暗電流ID可忽略不計，此時的電流I為短路電流Isc。

Iph=Ish+Isc=> （1）

由此可知，當(dāng)光生電流Iph一定時，Isc的大小與串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rsh有關(guān)。

當(dāng)Rsh>Rs時，，即 （2）

其中，Jph為光生電流密度，At為包括柵線圖形在內(nèi)的電池片的總面積。

由式（2）可知，Isc與電池片面積有直接的關(guān)系，且隨電池片面積的增大而增大。

有研究表明，當(dāng)外接電路斷開，即RL→+∞，I=0時，電壓V為開路電壓Voc。

（3）

其中Io、Jo分別為二極管反向飽和電流及其電流密度，由此可見，電池片的開路電壓Voc與電池片的面積無關(guān)。由此可見，理論與實際結(jié)果統(tǒng)一，面積對開路電壓基本沒有影響。

2.2 面積對串聯(lián)電阻的影響

表1中顯示，S156電池片的Rs為2.51mΩ，S125電池片的Rs為4.89mΩ，其差值比例為48.8%，此數(shù)據(jù)表明，Rs受面積的影響很大。圖2是5000片S156電池片（橫軸0～5000）和5000片S125電池片（橫軸5000～10000）的Rs散點對比圖，圖中可以明顯看出，S156電池片的Rs值顯著低于S125電池片的Rs值，且這兩種電池片的Rs值分布都比較集中。

圖2 156與125電池片的Rs對比圖

串聯(lián)電阻Rs主要由基層電阻Rb、總線電阻Rbus、柵線電阻Rf、前接觸層電阻Rfc、擴散層電阻REmitter、背接觸電阻Rbc六個部分組成，即：其中，L為電池片的邊長，w為寬度，h為厚度，s為柵線間隔，n為柵線數(shù)，Re為擴散層電阻，Rfrontpaste為前接觸電阻率，Rbackpaste為背接觸電阻率。

電池片的柵線一般是由導(dǎo)電性能優(yōu)良、電阻率極低的金屬銀制成，故此，總線電阻在串聯(lián)電阻Rs的總值中所占的比例是極小的。因此從式（4）中可以得出，電池片的面積（約為L2）對串聯(lián)電阻有很大的影響，且串聯(lián)電阻隨面積的增大而減小。

2.3 面積對填充因子的影響

表1顯示，S156電池片比S125電池片的填充因子F.F稍高，差值比例為0.99%。填充因子的差異，很大程度上是因為受到串聯(lián)電阻的影響。

圖3 F.F隨Rs增大的變化圖

圖3是F.F隨Rs增大的變化趨勢圖，其中X軸0～5000和5000～10000分別為5000片S156和S125電池片，每個規(guī)格的電池片均按Rs數(shù)值由小到大的順序排列，以觀察對應(yīng)的F.F值的變化趨勢。圖4中顯示，S156和S125電池片的F.F數(shù)值均隨Rs的增大而減小，且S156電池片的填充因子數(shù)值較S125的整體偏高，這與S156電池片的串聯(lián)電阻值較S125的整體偏低相對應(yīng)。因此電池片面積大小對串聯(lián)電阻的影響，間接影響了填充因子，且較大的電池片面積有利于填充因子的提高。

2.4 面積對光電轉(zhuǎn)換效率的影響

從表1可知S156電池片的Eff值比S125電池片的Eff值高出0.28%。相應(yīng)地，在Eff對比散點圖圖4中（橫軸0～5000和5000～10000分別表示S156和S125電池片，各5000片），S156較S125電池片的Eff值整體偏高。

圖4 156與125電池片的Eff對比圖

光電轉(zhuǎn)換效率的計算公式如下：

（5）其中Pin為單位面積入射光功率，故此：

（6）由此可見，Eff與電池片的面積并無直接關(guān)系，但是直接影響Eff的電性能參數(shù)，尤其是填充因子F.F受面積的影響，較大面積的電池片，其填充因子較大，光電轉(zhuǎn)換效率也隨之增加。

3 結(jié)語

晶硅太陽能電池制造是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的環(huán)節(jié)，不斷提高電池片的光電轉(zhuǎn)換效率，最大限度降低單位瓦數(shù)的生產(chǎn)成本，是太陽能電池片制造行業(yè)一直追求的目標(biāo)。增大電池片的面積，不僅有利于提高光電轉(zhuǎn)換效率和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中單位時間內(nèi)的產(chǎn)能，而且可以減少單位瓦數(shù)電池片制造的原輔材料消耗，降低生產(chǎn)成本。此外，大面積電池片的使用，對于硅片生產(chǎn)和電池片組件生產(chǎn)過程中的產(chǎn)能提高和原輔材料節(jié)約也具有重要意義。目前已有硅片廠家適應(yīng)市場需求，推出S156Φ210mm規(guī)格的單晶硅電池片。因此，隨著硅片制造技術(shù)和晶硅太陽能電池制造技術(shù)的發(fā)展，電池片尺寸將不斷向增大的方向發(fā)展。

參考文獻

[1] 秦玲.太陽能電池基本參數(shù)的影響因素分析與研究[J].價值工程，2012，（32）.

[2] 王軍，王鶴，楊宏，等.太陽電池串聯(lián)電阻的一種精確算法[J].電源技術(shù)，2008，32（10）.

[3] 施玉川.太陽能基礎(chǔ)與技術(shù)[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1999.

作者簡介：周筱麗（1986-），女，山東鄄城人，寧夏銀星能源股份有限公司技術(shù)員，工學(xué)碩士，研究方向：晶體硅太陽能電池制造及應(yīng)用。endprint

摘要：單晶硅太陽能電池片因其光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長等優(yōu)點，在太陽能發(fā)電中的使用量日益增多。文章主要在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線中研究了單晶硅太陽能電池片的面積對其電性能的影響，研究表明：面積較大的電池片，其光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流和填充因子較大，串聯(lián)電阻較小，其中短路電流和串聯(lián)電阻的變化尤為顯著；開路電壓基本不受電池片面積的影響。

關(guān)鍵詞：單晶硅太陽電池；電池片；硅片；光電轉(zhuǎn)換效率；電性能參數(shù)

中圖分類號：TM914 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0083-03

石油、煤炭等傳統(tǒng)能源屬不可再生能源，隨著開發(fā)量的日益增大，儲量逐漸下降，導(dǎo)致燃料價格上升，能源格局不穩(wěn)定。此外，傳統(tǒng)能源的使用常伴隨著大氣污染等環(huán)境問題。面臨日益嚴(yán)峻的能源問題，受地域限制性小、環(huán)境友好的太陽能發(fā)電無疑成了可持續(xù)清潔能源的首選。目前太陽能電池市場中，晶硅太陽能電池占90%以上，而單晶硅太陽能電池片由于光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長等優(yōu)點，在太陽能發(fā)電中的使用量日益增多。單晶硅電池片的規(guī)格多樣化，目前用于光伏電站發(fā)電的單晶太陽能電池片主要有125mm×125mm、156mm×156mm兩種大類規(guī)格，本文在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線中分別對這兩種規(guī)格的電池片做了對比試驗，重點研究了單晶硅電池片的面積對電池電性能的影響。

1 試驗過程

1.1 硅片選擇

同一硅片廠家、同種方法（西門子法）制造的同等質(zhì)量單晶硅片，分別選取規(guī)格為S125Φ165mm和S156Φ200mm（后面簡稱S125和S156）的硅片各5500片。

1.2 加工

使用125—156可相互切換的同一柔性生產(chǎn)線，將硅片加工成電池片。工藝流程為：清洗制絨→酸洗→擴散→刻蝕（干法）→去磷硅玻璃→鍍減反射膜（PECVD）→絲網(wǎng)印刷→燒結(jié)→測試分選。

1.3 分析樣本選取

加工完畢，在兩批測試分選數(shù)據(jù)中去除異常數(shù)據(jù)后，按轉(zhuǎn)換效率由高至低分別選取5000片的數(shù)據(jù)作為分析樣本。

2 結(jié)果與討論

衡量太陽能電池片發(fā)電性能的主要指標(biāo)是光電轉(zhuǎn)換效率Eff，而影響電池片的轉(zhuǎn)換效率的主要電性能參數(shù)有：開路電壓Voc、短路電流Isc和填充因子F.F，此外，串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rsh對轉(zhuǎn)換效率也有很大影響。由于并聯(lián)電阻Rsh是一個虛擬電阻，指由p-n結(jié)的不完整性而造成p-n結(jié)的中間部分或邊緣有泄漏電流產(chǎn)生，相當(dāng)于一個泄漏電阻并聯(lián)在電池的兩極之間，在此將不做具體研究。表1是兩種規(guī)格電池片各5000片數(shù)據(jù)電性能參數(shù)的平均值及其對比分析。

2.1 面積對短路電流和開路電壓的影響

表1中S156電池片比S125電池片的Isc高3.17A，差值比例較大，為54.86%，可見電池片面積對短路電流有較大的影響；而S156電池片的Voc與S125的僅相差0.001V，差值比例為0.19%，在工藝波動的范圍內(nèi)。

太陽能電池的等效電路圖如圖1所示：

圖1 太陽能電池等效電路圖

當(dāng)外接負(fù)載被短路，即RL=0時，V=0，流經(jīng)二極管的暗電流ID可忽略不計，此時的電流I為短路電流Isc。

Iph=Ish+Isc=> （1）

由此可知，當(dāng)光生電流Iph一定時，Isc的大小與串聯(lián)電阻Rs和并聯(lián)電阻Rsh有關(guān)。

當(dāng)Rsh>Rs時，，即 （2）

其中，Jph為光生電流密度，At為包括柵線圖形在內(nèi)的電池片的總面積。

由式（2）可知，Isc與電池片面積有直接的關(guān)系，且隨電池片面積的增大而增大。

有研究表明，當(dāng)外接電路斷開，即RL→+∞，I=0時，電壓V為開路電壓Voc。

（3）

其中Io、Jo分別為二極管反向飽和電流及其電流密度，由此可見，電池片的開路電壓Voc與電池片的面積無關(guān)。由此可見，理論與實際結(jié)果統(tǒng)一，面積對開路電壓基本沒有影響。

2.2 面積對串聯(lián)電阻的影響

表1中顯示，S156電池片的Rs為2.51mΩ，S125電池片的Rs為4.89mΩ，其差值比例為48.8%，此數(shù)據(jù)表明，Rs受面積的影響很大。圖2是5000片S156電池片（橫軸0～5000）和5000片S125電池片（橫軸5000～10000）的Rs散點對比圖，圖中可以明顯看出，S156電池片的Rs值顯著低于S125電池片的Rs值，且這兩種電池片的Rs值分布都比較集中。

圖2 156與125電池片的Rs對比圖

串聯(lián)電阻Rs主要由基層電阻Rb、總線電阻Rbus、柵線電阻Rf、前接觸層電阻Rfc、擴散層電阻REmitter、背接觸電阻Rbc六個部分組成，即：其中，L為電池片的邊長，w為寬度，h為厚度，s為柵線間隔，n為柵線數(shù)，Re為擴散層電阻，Rfrontpaste為前接觸電阻率，Rbackpaste為背接觸電阻率。

電池片的柵線一般是由導(dǎo)電性能優(yōu)良、電阻率極低的金屬銀制成，故此，總線電阻在串聯(lián)電阻Rs的總值中所占的比例是極小的。因此從式（4）中可以得出，電池片的面積（約為L2）對串聯(lián)電阻有很大的影響，且串聯(lián)電阻隨面積的增大而減小。

2.3 面積對填充因子的影響

表1顯示，S156電池片比S125電池片的填充因子F.F稍高，差值比例為0.99%。填充因子的差異，很大程度上是因為受到串聯(lián)電阻的影響。

圖3 F.F隨Rs增大的變化圖

圖3是F.F隨Rs增大的變化趨勢圖，其中X軸0～5000和5000～10000分別為5000片S156和S125電池片，每個規(guī)格的電池片均按Rs數(shù)值由小到大的順序排列，以觀察對應(yīng)的F.F值的變化趨勢。圖4中顯示，S156和S125電池片的F.F數(shù)值均隨Rs的增大而減小，且S156電池片的填充因子數(shù)值較S125的整體偏高，這與S156電池片的串聯(lián)電阻值較S125的整體偏低相對應(yīng)。因此電池片面積大小對串聯(lián)電阻的影響，間接影響了填充因子，且較大的電池片面積有利于填充因子的提高。

2.4 面積對光電轉(zhuǎn)換效率的影響

從表1可知S156電池片的Eff值比S125電池片的Eff值高出0.28%。相應(yīng)地，在Eff對比散點圖圖4中（橫軸0～5000和5000～10000分別表示S156和S125電池片，各5000片），S156較S125電池片的Eff值整體偏高。

圖4 156與125電池片的Eff對比圖

光電轉(zhuǎn)換效率的計算公式如下：

（5）其中Pin為單位面積入射光功率，故此：

（6）由此可見，Eff與電池片的面積并無直接關(guān)系，但是直接影響Eff的電性能參數(shù)，尤其是填充因子F.F受面積的影響，較大面積的電池片，其填充因子較大，光電轉(zhuǎn)換效率也隨之增加。

3 結(jié)語

晶硅太陽能電池制造是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最重要的環(huán)節(jié)，不斷提高電池片的光電轉(zhuǎn)換效率，最大限度降低單位瓦數(shù)的生產(chǎn)成本，是太陽能電池片制造行業(yè)一直追求的目標(biāo)。增大電池片的面積，不僅有利于提高光電轉(zhuǎn)換效率和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中單位時間內(nèi)的產(chǎn)能，而且可以減少單位瓦數(shù)電池片制造的原輔材料消耗，降低生產(chǎn)成本。此外，大面積電池片的使用，對于硅片生產(chǎn)和電池片組件生產(chǎn)過程中的產(chǎn)能提高和原輔材料節(jié)約也具有重要意義。目前已有硅片廠家適應(yīng)市場需求，推出S156Φ210mm規(guī)格的單晶硅電池片。因此，隨著硅片制造技術(shù)和晶硅太陽能電池制造技術(shù)的發(fā)展，電池片尺寸將不斷向增大的方向發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：周筱麗（1986-），女，山東鄄城人，寧夏銀星能源股份有限公司技術(shù)員，工學(xué)碩士，研究方向：晶體硅太陽能電池制造及應(yīng)用。endprint