晶体硅太阳电池组件优化设计课件.ppt

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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）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生了不良的影响，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，另一个重要的方面是减少太阳电池组件对光线的反射。在垂直入射时，在两

2、个透明介质分界面上的反射率R由下式[4]决定：（1）其中：na和nb分别是两个介质的折射率。已知空气的折射率n0=1，如果组件玻璃的折射率n1=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，光伏玻璃表面往往制作成绒面，可以使反射降低到2%以下。在晶体硅太阳电池表面，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膜的几何厚度d一般满足：（2）其中：λ0是所选择的中心波长；n3是SiN膜的折射率。以n2代表EVA的折射率，n4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对波长为的光的反射率可以表达为[4]：（

3、3）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，太阳电池组件表面的总反射率可以表达为：（4）如果玻璃表面镀膜，膜的折射率为n5，假设玻璃压花的减反射比为η1，太阳电池绒面的减反射比为η2，则（4）式可以修改为：（5）串联电阻损失在实际的生产过程中，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。原因在于，太阳电池组件的制造过程产生的串联电阻损失。文献[2]专门讨论了这个问题。根据测量和计算，例如，一个185W的晶体硅太阳电池组件，串联电阻的各个分项值分别为：1、太阳电池自身的串联电阻=325.4mΩ2、互联条串联电阻=218.2

4、mΩ3、互联条与电池电极的接触电阻=3.3mΩ4、汇流带串联电阻=38.4mΩ5、接线盒内接点串联电阻=20mΩ6、连接电缆串联电阻=9.2mΩ7、连接器串联电阻=10mΩ其串联电阻的总和为：Rs=625mΩ，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：R0=299mΩ，增加的功率损失为7.5W，占185W组件输出功率的4.1%。通过双辐照度方法[5]测量的额定功率为185W的组件的串联电阻大约为0.64Ω。这个数值与上述理论计算值大小接近，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1Ω的数值

5、相比有比较大的差别。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阻之间的差别，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太阳电池I-V特性曲线的不匹配产生了附加的串联电阻。不匹配的现象越严重，所引入的附加串联电阻越大，匹配损失越大。当太阳电池效率低下时，太阳电池I-V特性之间的差别比较大，从而带来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I-V特性之间的差别比较小。图2.串联电阻随组件功率的变化182W184W186W18

6、8W接线盒的影响不同形式的接线盒对太阳电池组件的可靠性和输出功率都产生重要的影响。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，所散发的热量大约占二极管总散发热量的5.6%--8.1%，对二极管温度的影响很小；热辐射所散发的热量大约占二极管总散发热量的15%--20%；在接线盒内部，对二极管散热最重要的是热传导。因此，热传导介质的导热特性对二极管散热的影响最大。而空气属于不良的热传导介质

7、。图3接线盒A（左）和接线盒B（右）的外形尺寸文献[3]给出的实验结果证实了上述结论。在25℃恒温环境中，使用直流恒流电源给接线盒中的二极管通5A电流，如图所示的接线盒A和接线盒B之间的比较见表：表15A电流5小时实验结果编号Tm（℃）Td（℃）ΔT=Td－Tm（℃）Tj（℃）备注A36.092.656.698.5没有灌胶B53.573.419.979.3灌胶其中，Td为安装在盒体内中心位置的二极管的表面温度；Tm为盒盖表面该二极管正上方m点的温度，也是盒盖表面的最高温度；Tj