組件降低光學損失功率提升的研究

張軍文

【摘 要】晶體硅太陽電池封裝成組件后，其實際功率通常會由于各種原因小于理論功率，稱之為功率損失或封裝損失，主要原因為光學損失和電學損失。本文針對光學損失影響太陽能電池組件封裝損失的因素進行了相應的研究和試驗，包括、組件封裝材料、封裝工藝與電池片之間的匹配等，通過優(yōu)化這些影響因素可以有效提高組件的輸出功率，降低晶硅太陽能光伏組件封裝損失。

【關鍵詞】封裝損失；光伏組件；封裝材料；反光膜；大間距

引言

近年來由于晶硅太陽能電池的轉換效率逐漸提高，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)為太陽能電池內部串聯(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部電阻進而降低組件封裝損失，來提高組件的功率輸出，使得產品的效能能夠最大化的發(fā)揮，發(fā)電量也會大幅度提高，可以降低生產成本以及市場的使用成本，能夠使客戶在更短的時間內收回投資并盡早的實現(xiàn)發(fā)電盈利，從而可以更大范圍的推廣使用清潔能源-太陽能發(fā)電。

一般情況下，封裝后的組件的輸出功率（實際功率）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，計算方法為：

封裝損失=（理論功率-實際功率）/理論功率

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

1. 研究光學損失分析的目的

如果組件光學損失值較高的話，制作出的組件的輸出功率達不到設計要求，浪費成本，對公司造成經(jīng)濟損失。反之，如果能夠降低光學損失，甚至增大組件對光的吸收，則組件輸出功率則整體提升，組件輸出功率的增加也會帶來收益的提高，組件配置的電池片所需效率可以減少，間接降低了生產成本。

2.降低光學損失以及增大光的吸收

降低光學損失，主要為以下幾點：

減少光學損失：減少光線從玻璃到電池片被吸收之間對光線的反射、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，讓這一部分光線無法進行利用，現(xiàn)研究如何通過使用各種材料的匹配來使用這一部分光線。

3.降低光學損失

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

光從組件表面到硅體內要依次經(jīng)過玻璃、密封膠（一般為EVA），所以玻璃和EVA會對光吸收產生影響，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，目前市場上已推出具有增透膜的鍍膜玻璃，透射率可高達96%，鍍膜玻璃一般可提高組件1%的輸出功率增益。透射率越高則進入到電池中的光也就越多，而電池的輸出功率與光強成正比的。

3.1背面使用反射率高的白色EVA增大對光的吸收

不同工藝制作的太陽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，此次試驗是將背面采用的低頭光EVA更換為白色EVA，白色EVA對光的反射性能更由于傳統(tǒng)的白色背板。

將兩種方式測試的數(shù)據(jù)進行對比，如下：

結論：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%。

太陽電池組件的背板用來防止水汽進入組件，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波段具有高達80%左右的反射率。白色的TPT膜對入射到太陽電池間未被電池吸收的太陽光具有反射作用，這部分光在空氣與玻璃的界面處被反射向太陽電池，增加入射到太陽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光的吸收

通過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。本項目通過簡單、成本低廉的材料，在增加組件輸出功率的同時，能夠使其使用方法和現(xiàn)有光伏組件工藝兼容，不會影響組件的長期可靠性和使用壽命。

4.結語

1）組件適當?shù)姆糯笃g距與串間距可增大組件對光的吸收。

2）組件的封裝材料選用匹配得當能提高組件整體功率。

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

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

參考文獻：

[1]王祺、倪志春、任方星等 太陽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 上海航天汽車機電股份有限公司.endprint