组件降低光学损失功率提升的研究

张军文/1.青海省聚能电力有限公司 2.身份证号码: 620423198402150393

组件降低光学损失功率提升的研究

张军文1.2/1.青海省聚能电力有限公司 2.身份证号码: 620423198402150393

晶体硅太阳电池封装成组件后，其实际功率通常会由于各种原因小于理论功率，称之为功率损失或封装损失，主要原因为光学损失和电学损失。本文针对光学损失影响太阳能电池组件封装损失的因素进行了相应的研究和试验，包括、组件封装材料、封装工艺与电池片之间的匹配等，通过优化这些影响因素可以有效提高组件的输出功率，降低晶硅太阳能光伏组件封装损失。

封装损失;光伏组件;封装材料;反光膜;大间距

引言

近年来由于晶硅太阳能电池的转换效率逐渐提高，用此种电池封装的光伏组件呈现出输出功率损失较大的现象，主要表现为太阳能电池内部串联电阻较大及输出电流有些微损失。为此我们必须降低组件内部电阻进而降低组件封装损失，来提高组件的功率输出，使得产品的效能能够最大化的发挥，发电量也会大幅度提高，可以降低生产成本以及市场的使用成本，能够使客户在更短的时间内收回投资并尽早的实现发电盈利，从而可以更大范围的推广使用清洁能源-太阳能发电。

一般情况下，封装后的组件的输出功率（实际功率）小于所有电池片的功率值之和（理论功率），我们称之为封装损失，计算方法为：

一般组件的功率损失分为光学损失和电学损失两方面分析和讨论了可能影响封装损失的因素，本文针对光学损失或者光学增益对组件功率输出的影响进行试验和研究，得到了一些初步的结论，可为组件公司提高产品性能提供参考。另外我们只针对组件封装时的功率损失或者增益进行了研究，未涉及电池片光致衰减（LID）导致的组件输出功率下降等问题。

1.研究光学损失分析的目的

如果组件光学损失值较高的话，制作出的组件的输出功率达不到设计要求，浪费成本，对公司造成经济损失。反之，如果能够降低光学损失，甚至增大组件对光的吸收，则组件输出功率则整体提升，组件输出功率的增加也会带来收益的提高，组件配置的电池片所需效率可以减少，间接降低了生产成本。

2.降低光学损失以及增大光的吸收

降低光学损失，主要为以下几点：

减少光学损失：减少光线从玻璃到电池片被吸收之间对光线的反射、阻隔或者是吸收。

增大光的吸收：其中一部分光线找射到焊带、电池片间空白处以及栅线上，让这一部分光线无法进行利用，现研究如何通过使用各种材料的匹配来使用这一部分光线。

3.降低光学损失

从理论上讲，单结硅系太阳电池不能将所有光线都吸收转换成电能，地面用硅太阳电池的光谱响应范围一般为300nm-1100nm，因此，任何使这一波段的光进入电池减少的因素都会造成光学上的损失，可以从光的透射和反射两方面进行分析。

光从组件表面到硅体内要依次经过玻璃、密封胶（一般为EVA），所以玻璃和EVA会对光吸收产生影响，玻璃和EVA的透射率越高，组件的封装损失也就越小。常规超白钢化玻璃的透射率为92%左右，目前市场上已推出具有增透膜的镀膜玻璃，透射率可高达96%，镀膜玻璃一般可提高组件1%的输出功率增益。透射率越高则进入到电池中的光也就越多，而电池的输出功率与光强成正比的。

3.1 背面使用反射率高的白色EVA增大对光的吸收

不同工艺制作的太阳电池需要选择与之相匹配的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，此次试验是将背面采用的低头光EVA更换为白色EVA，白色EVA对光的反射性能更由于传统的白色背板。

将两种方式测试的数据进行对比，如下：

数据实际功率VOCISC正常EVA测试数据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测试数据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高效实验与正常组件差值

结论：由以上数据分析可以看出，玻璃面采用高透EVA背板面采用白色高反射率EVA，组件可比透明EVA匹配白色背板提高功率1.6W左右，提高约0.75%。

太阳电池组件的背板用来防止水汽进入组件，常采用背板。常规白色背板其与EVA接触面的反射率曲线在中长波段具有高达80%左右的反射率。白色的TPT膜对入射到太阳电池间未被电池吸收的太阳光具有反射作用，这部分光在空气与玻璃的界面处被反射向太阳电池，增加入射到太阳电池组件上的光的利用率。一般使用白色的背板比黑色的背板能增加组件1%的输出功率增益，但是如果使用白色的EVA则反射率从80%可以提高到90%以上，组件功率的增益从1%提高到1.5%-2%。

3.2 贴反光膜增大组件对光的吸收

通过正面主栅焊带贴反光膜提升组件整体功率，主要是将反光薄膜与正面主栅焊带固定，该光伏组件反光薄膜包括基材、微棱镜层和反光层。本项目通过简单、成本低廉的材料，在增加组件输出功率的同时，能够使其使用方法和现有光伏组件工艺兼容，不会影响组件的长期可靠性和使用寿命。

4.结语

1)组件适当的放大片间距与串间距可增大组件对光的吸收。

2)组件的封装材料选用匹配得当能提高组件整体功率。

3)贴反光膜组件对组件功率提升明显，反光膜主要贴在组件的正面互联条上本来的遮光部分，光学照在反光膜上能将光线折射在电池片表面，电池对此部分光学进行利用吸收。

4)在不影响组件的长期稳定性和可靠性的前提下，组件的封装材料应选择有助于增加功率输出的辅材，同时可将以上几种方式同时进行优化，则提升组件功率更加明显。

[1]王祺、倪志春、任方星等 太阳电池组件封装损失的研究[OL]中电电气南京光伏有限公司研发中心.

[2]何宝华[1]徐传明[2]沈禛珏等 晶体硅光伏组件封装功率提升研究[OL]连云港神舟新能源有限公司 上海航天汽车机电股份有限公司.