组件封装中的电学与光学损失.pdf

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1、组件封装中的电学与光学损失于振瑞，龚振卫，刘淑贞，杨丽，杨文勇天津力神电池股份有限公司光伏能源系统事业部，天津300384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。关键词：太阳能电池；晶硅组件；封装损失；串联电阻损失；光学增益中图分类号：TK514文献标

2、示码：B损失（B-O复合中心造成的载流子寿命减小）是电0前言池片本身固有；接线盒带来的损失与接线盒本身的目前晶硅电池的封装一般采用用涂锡铜带（称等效串联电阻、二极管反向电流、以及汇流条与接为“焊带”，包括互连条和汇流条）完成电池片的串线盒的连接方式有关，一般与层压件的关系不大；联、然后利用热层压工艺封装成为热学损失则与电池片与焊带、EVA等封装材料的热Glass/EVA/Cell-String/EVA/Backsheet结构。组件的匹配、焊接工艺等相关，是一个比较复杂的因素，功率与其所含电池片功率总和相比会有所减小，这这些因素对封装损失的影响可参见文献[2，3]。本个差值称为封装损

3、失。对封装损失的主要来源的研文只考虑A、B、C三个因素对组件封装损失的影响。究已有很多报道[1-6]，总结一下包括以下几个因1理论模型素：A、互连条与电池片主栅线的接触电阻以下均以包含60片6寸双栅多晶电池片的组件B、互连条、汇流条本身的电阻为例进行分析。实验所用6×10排版的组件的局部放C、由于Glass、EVA等造成的光学损失大图如图1所示。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（

4、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，失配损失小于图1本文所研究的用6寸多晶硅电池片6×10排版的太阳能0.4%。而实际上，目前由电池生产线上按功率分档组件的头尾局部放大图。图中标出了头尾部分各段互连条与的同功率档的电池片之间的电流差值一般都在0.3A汇流条的长度尺寸以内。实际的实验数据也表明，在按功率分档的基Fig.1Thepartialenlargedschematicsofthe6×10modulewith础上再按电流（Isc、Imp、Iop）细分，不能带来封装6’poly-crystallinesolarcells.The

5、lengthofeachribbonis损失的明显改善[2]。因此，本文不讨论失配损失。markedinthedrawing除此之外，电池片本身的串联电阻损失与本征2.1互连条的串联电阻影响对于6×10排版的组件而言，这部分的总功耗为互连条的串联电阻可分为三部分：与电池片主2P=4×60×p=20×a×r×I111mp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2.1.2电池片间弯折部分的互连条电阻的功耗一般为a=153mm（a为电池片有效面积的边长），每根互连条弯折处的电流等于0.5×Imp，造成的弯折部分长度为b=6mm，组件头尾的

6、互连条长度见功率损耗为图1所标。Imp122p=()×r×b=brI2.1.1与主栅线焊接在一起的互连条电阻的功耗22141mp假设互连条覆盖电池片主栅线的全部长度并且一个6×10组件中相同的弯折有2×54=108个，焊接良好，没有虚焊、过焊情况。对于双栅电池片，所以，互连条弯折部分造成的总功率损失为：每根互连条承载一半的电流，电流沿流动方向线性2增加，如图2所示。P2=108×p2=27br1Imp2.1.3组件头尾的互连条电阻的功耗组件头尾的互连条上的电流为0.5×Imp，每个位置上的长度不一（见图1），统计如表：头部：长度为（5+1.5=6.5mm）的互连条8根，长度为（15

7、+1.5=16.5mm）的互连条4根；尾部：长度为（5+1.5=6.5mm）的互连条12根。所有头部和尾部的互连条流经的电流均为Imp/2A。这些互连条的总计长度为19.6cm，所消耗的功率为：图2电流在电池片及互连条中的收集与输运示意图2P=19.6×r×I31mpFig.2Theschematicsofthecurrentcollectionandtransportationinsolarcellandinterconnectionribbons由此，由于互连条串