組件降低光學(xué)損失功率提升的研究

張軍文/1.青海省聚能電力有限公司 2.身份證號(hào)碼: 620423198402150393

組件降低光學(xué)損失功率提升的研究

張軍文1.2/1.青海省聚能電力有限公司 2.身份證號(hào)碼: 620423198402150393

晶體硅太陽(yáng)電池封裝成組件后，其實(shí)際功率通常會(huì)由于各種原因小于理論功率，稱之為功率損失或封裝損失，主要原因?yàn)楣鈱W(xué)損失和電學(xué)損失。本文針對(duì)光學(xué)損失影響太陽(yáng)能電池組件封裝損失的因素進(jìn)行了相應(yīng)的研究和試驗(yàn)，包括、組件封裝材料、封裝工藝與電池片之間的匹配等，通過(guò)優(yōu)化這些影響因素可以有效提高組件的輸出功率，降低晶硅太陽(yáng)能光伏組件封裝損失。

封裝損失;光伏組件;封裝材料;反光膜;大間距

引言

近年來(lái)由于晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率逐漸提高，用此種電池封裝的光伏組件呈現(xiàn)出輸出功率損失較大的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為太陽(yáng)能電池內(nèi)部串聯(lián)電阻較大及輸出電流有些微損失。為此我們必須降低組件內(nèi)部電阻進(jìn)而降低組件封裝損失，來(lái)提高組件的功率輸出，使得產(chǎn)品的效能能夠最大化的發(fā)揮，發(fā)電量也會(huì)大幅度提高，可以降低生產(chǎn)成本以及市場(chǎng)的使用成本，能夠使客戶在更短的時(shí)間內(nèi)收回投資并盡早的實(shí)現(xiàn)發(fā)電盈利，從而可以更大范圍的推廣使用清潔能源-太陽(yáng)能發(fā)電。

一般情況下，封裝后的組件的輸出功率（實(shí)際功率）小于所有電池片的功率值之和（理論功率），我們稱之為封裝損失，計(jì)算方法為：

一般組件的功率損失分為光學(xué)損失和電學(xué)損失兩方面分析和討論了可能影響封裝損失的因素，本文針對(duì)光學(xué)損失或者光學(xué)增益對(duì)組件功率輸出的影響進(jìn)行試驗(yàn)和研究，得到了一些初步的結(jié)論，可為組件公司提高產(chǎn)品性能提供參考。另外我們只針對(duì)組件封裝時(shí)的功率損失或者增益進(jìn)行了研究，未涉及電池片光致衰減（LID）導(dǎo)致的組件輸出功率下降等問(wèn)題。

1.研究光學(xué)損失分析的目的

如果組件光學(xué)損失值較高的話，制作出的組件的輸出功率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，浪費(fèi)成本，對(duì)公司造成經(jīng)濟(jì)損失。反之，如果能夠降低光學(xué)損失，甚至增大組件對(duì)光的吸收，則組件輸出功率則整體提升，組件輸出功率的增加也會(huì)帶來(lái)收益的提高，組件配置的電池片所需效率可以減少，間接降低了生產(chǎn)成本。

2.降低光學(xué)損失以及增大光的吸收

降低光學(xué)損失，主要為以下幾點(diǎn)：

減少光學(xué)損失：減少光線從玻璃到電池片被吸收之間對(duì)光線的反射、阻隔或者是吸收。

增大光的吸收：其中一部分光線找射到焊帶、電池片間空白處以及柵線上，讓這一部分光線無(wú)法進(jìn)行利用，現(xiàn)研究如何通過(guò)使用各種材料的匹配來(lái)使用這一部分光線。

3.降低光學(xué)損失

從理論上講，單結(jié)硅系太陽(yáng)電池不能將所有光線都吸收轉(zhuǎn)換成電能，地面用硅太陽(yáng)電池的光譜響應(yīng)范圍一般為300nm-1100nm，因此，任何使這一波段的光進(jìn)入電池減少的因素都會(huì)造成光學(xué)上的損失，可以從光的透射和反射兩方面進(jìn)行分析。

光從組件表面到硅體內(nèi)要依次經(jīng)過(guò)玻璃、密封膠（一般為EVA），所以玻璃和EVA會(huì)對(duì)光吸收產(chǎn)生影響，玻璃和EVA的透射率越高，組件的封裝損失也就越小。常規(guī)超白鋼化玻璃的透射率為92%左右，目前市場(chǎng)上已推出具有增透膜的鍍膜玻璃，透射率可高達(dá)96%，鍍膜玻璃一般可提高組件1%的輸出功率增益。透射率越高則進(jìn)入到電池中的光也就越多，而電池的輸出功率與光強(qiáng)成正比的。

3.1 背面使用反射率高的白色EVA增大對(duì)光的吸收

不同工藝制作的太陽(yáng)電池需要選擇與之相匹配的EVA，一般玻璃面采用的是高透光性能的EVA，背面采用低透光性能的EVA，此次試驗(yàn)是將背面采用的低頭光EVA更換為白色EVA，白色EVA對(duì)光的反射性能更由于傳統(tǒng)的白色背板。

將兩種方式測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如下：

數(shù)據(jù)實(shí)際功率VOCISC正常EVA測(cè)試數(shù)據(jù)268.063 38.181 9.195 267.782 38.161 9.166 267.979 38.177 9.19 267.905 38.164 9.162 268.201 38.139 9.194 267.697 38.216 9.156正常EVA平均值 267.912 38.171 9.173高效EVA測(cè)試數(shù)據(jù)1.6172 0.0032 0.0344 268.988 38.219 9.21 269.615 38.145 9.23 269.492 38.184 9.189 269.706 38.163 9.219 269.849 38.162 9.192高效EVA平均值 269.53 38.174 9.208高效實(shí)驗(yàn)與正常組件差值

結(jié)論：由以上數(shù)據(jù)分析可以看出，玻璃面采用高透EVA背板面采用白色高反射率EVA，組件可比透明EVA匹配白色背板提高功率1.6W左右，提高約0.75%。

太陽(yáng)電池組件的背板用來(lái)防止水汽進(jìn)入組件，常采用背板。常規(guī)白色背板其與EVA接觸面的反射率曲線在中長(zhǎng)波段具有高達(dá)80%左右的反射率。白色的TPT膜對(duì)入射到太陽(yáng)電池間未被電池吸收的太陽(yáng)光具有反射作用，這部分光在空氣與玻璃的界面處被反射向太陽(yáng)電池，增加入射到太陽(yáng)電池組件上的光的利用率。一般使用白色的背板比黑色的背板能增加組件1%的輸出功率增益，但是如果使用白色的EVA則反射率從80%可以提高到90%以上，組件功率的增益從1%提高到1.5%-2%。

3.2 貼反光膜增大組件對(duì)光的吸收

通過(guò)正面主柵焊帶貼反光膜提升組件整體功率，主要是將反光薄膜與正面主柵焊帶固定，該光伏組件反光薄膜包括基材、微棱鏡層和反光層。本項(xiàng)目通過(guò)簡(jiǎn)單、成本低廉的材料，在增加組件輸出功率的同時(shí)，能夠使其使用方法和現(xiàn)有光伏組件工藝兼容，不會(huì)影響組件的長(zhǎng)期可靠性和使用壽命。

4.結(jié)語(yǔ)

1)組件適當(dāng)?shù)姆糯笃g距與串間距可增大組件對(duì)光的吸收。

2)組件的封裝材料選用匹配得當(dāng)能提高組件整體功率。

3)貼反光膜組件對(duì)組件功率提升明顯，反光膜主要貼在組件的正面互聯(lián)條上本來(lái)的遮光部分，光學(xué)照在反光膜上能將光線折射在電池片表面，電池對(duì)此部分光學(xué)進(jìn)行利用吸收。

4)在不影響組件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和可靠性的前提下，組件的封裝材料應(yīng)選擇有助于增加功率輸出的輔材，同時(shí)可將以上幾種方式同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，則提升組件功率更加明顯。

[1]王祺、倪志春、任方星等 太陽(yáng)電池組件封裝損失的研究[OL]中電電氣南京光伏有限公司研發(fā)中心.

[2]何寶華[1]徐傳明[2]沈禛玨等 晶體硅光伏組件封裝功率提升研究[OL]連云港神舟新能源有限公司 上海航天汽車機(jī)電股份有限公司.