晶硅光伏组件最佳设计技术

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1、前言 晶体硅电池是光电转化的核心器件，但是由于单片电池片的电压、电流、功率有限，所以要将电池片串并联起来，使它具有满足用电设备和工业化用电要求的电压、电流、功率。但是，由于晶体硅电池物理脆性，容易碎裂，因此需要将电池片封装，做成组件进行保护。 晶硅光伏组件主要分为： 常规组件（组成：玻璃、EVA、晶硅电池、背板、铝框、接线盒等）； 透明组件（组成：玻璃、EVA、晶硅电池、透明背板、铝框、接线盒等）； 双玻组件（组成：玻璃、PVB、晶硅电池、玻璃背板、接线盒等）； 无框组件（没有铝框的常规组件和透明组件）； 组件的设计主要考虑三点：物理电学性能组件的功率大小，尺寸，承载、安装等要求。物理

2、电学性能需要满足IEC61215和IEC61730或UL1703。使用的环境针对组件使用的环境不同，需要特殊化设计，例如：组件用于沿海或海岛地区，那么组件需要具有耐盐雾、防腐蚀的性能。此时，组件需要满足IEC61701的标准要求。针对农业地区，需要组件具有抗氨气腐蚀的能力，组件需要满足IEC62716的标准。性价比最佳化组件的设计需要兼顾组件的性能和成本，使得组件的性价比达到最佳化。透明组件透明组件的用途透明组件根据设计不同，可以得到不同的透光率，所以透明组件广泛的应用于屋顶及光伏建筑一体化（BIPV）等。实验设计2.1设计前言 首先透明组件的原材料必须符合材料符合组件工厂材料导入的标

3、准，材料测试符合性能质量要求，参考标准可以根据原材料的规格书、认证信息，以及工厂根据IEC61215或UL1703演化而来的原材料测试。 其次，由于透明组件涉及变量较多（如尺寸、透光率、电池片功率、电池片数量、物料价格成本、人工成本、制造成本等），因此这里化归处理，考虑透光率、成本(元/W)，以及曲线图中过原点的直线的最大斜率=透光率/(元/W)。透光率=｛1-（电池片面积*电池片数量）/组件面积｝×玻璃透光率×透明背板透光率。成本（元/W）=（电池片+其它物料成本）/组件瓦数。最大斜率=透光率/(元/W)--------过曲线与原点的直线的最大斜率。透明组件的物料组成如表1所示。  

4、    表1透明组件的物料组成2.2电池片功率数量一定，其它不定，确定最佳性价比 任意组件，当电池片数量、功率一定，随着组件尺寸的增大，透光率将增大，成本相应增加。以透光率与成本（元/W）为坐标轴作图可以得到最佳的性价比的点。下面分析引出以透光率与成本（元/W）之间的关系图。分析如下：组件透光率Z与组件的面积变化率X之间的关系Z=｛1-（电池片面积*电池片数量）/组件面积（1+X）｝×玻璃透光率×透明背板透光率。令：（电池片面积*电池片数量）/组件面积=a 玻璃透光率×透明背板透光率=b所以，Z=｛1-a/（1+X）｝b,其中，a,b>0,且为常数,Z>0，X≥0。对组件透光率Z与组件

5、的面积变化率X作趋势图，如图1所示：图1组件透光率Z与组件的面积变化率X的趋势图组件成本C（元/W）与组件的面积变化率X之间的关系C=｛（电池片+接线盒+条形码+标贴+其它物料成本（1+X）｝/组件瓦数 =（电池片+接线盒+条形码+标贴）/组件瓦数+｛其它物料成本（1+X）｝/组件瓦数令：A=电池片+接线盒+条形码+标贴）/组件瓦数 B=其它物料成本/组件瓦数      所以，C=A+B(1+X)，其中X>0,A>0,B>0，AB均为常数，对组件成本C（元/W）与组件的面积变化率X之间的关系作趋势图，如图2所示：图2组件成本C（元/W）与组件的面积变化率X的趋势图由图2可见，随着X的增

6、大，C也线性增大。以透光率与成本（元/W）为坐标轴作图。根据图1，图2，做出组件透光率和成本之间的关系图3。图3组件透光率与组件成本（元/W）的关系图由图3可见，在Q点位置，经过原点的直线的斜率最大，即透光率/成本的值最大，性价比最佳。 组件透光率与组件成本（元/W）的关系图，对所有透明组件应该具有普适性。2.3组件透光率、型号一定，电池片功率不定，确定最佳性价比 当组件透光率确定后（电池片的数量和组件尺寸也确定），此时变化电池片的功率，研究成本（元/W）和透光率的变化趋势，确定最佳的性价比。 C成本（元/W）=（电池片+其它物料成本）/组件瓦数            =电池片/组件瓦

7、数+其它物料成本/组件瓦数 令：a=电池片/组件瓦数---定值    b=其它物料成本/组件瓦数,由于其它物料成本不变，所以随着组件瓦数的增加，b值减小。即C减小，而透光率不变。 如图4所示，图4透光率与成本之间的关系图 由图4可见，当电池片的功率增加时，组件的功率增加，C（元/W）减小，透光率不变，性价比增加。 因此，提高电池片功率，有利于提高性价比。2.4透光率、电池片型号一定，组件大小不定，比较性价比 在电池片功率型号一定，透光率一定，电