晶体硅太阳电池组件封装功率损失分析

晶体硅太阳电池经过封装后，组件的功率（实际功率）会小于所有电池片的功率之和（理论功率），我们把这个差值，称为组件封装功率损失，计算方法为：封装损失＝（理论功率－实际功率）／理论功率。

一般认为，组件的功率损失主要包括光学损失和电学损失。光学损失主要是由焊带遮光、玻璃和EVA等封装材料的透过率和光学失配引起，这已在许多文献中讨论过，好的光学匹配也会弥补封装材料光学吸收带来的损失。电学损失主要包括以下几个方面：连接电池片的焊带和汇流条本身的电阻造成的功率损失，电性能参数不同的电池片串联在一起时引起的失配损失，还有接线盒的电阻引起的功率损失。如何降低晶体硅太阳电池组件封装的功率损失，提高组件的最大输出功率，是优化组件制造工艺的重要内容。

1）晶体硅太阳电池组件封装的电学功率损失分析

本节将通过大量实验数据统计，来研究晶体硅太阳电池组件封装过程中的电学功率损失。

挑选同一厂家、同一片源的一定数量晶体硅太阳电池片，规格为单晶硅125mm× 125mm硅片，通过相同的电池生产工艺，同时保证加工过程中使用的辅助材料相同，生产出一批电池片。然后对这批电池片进行电性能分选，对每一片电池进行测试、记录并编号，电池片I－V测试使用Berger测试台，收集每一片电池片的电性能参数，将这批电池片按照光电转换效率间隔0．2%进行分档。

图9．20给出了汇流后的晶体硅太阳电池组件。

（1）焊带及电池参数失配对晶体硅太阳电池组件功率损失的影响。

表9．1给出了由焊带及电池参数失配引起的组件功率损失，可以看出：这部分的功率损耗达到了3%以上。

图9．20　汇流之后的晶体硅太阳电池组件

表9．1　焊带及电池参数失配引起的组件功率损失

（2）接线盒引起的功率损耗。

不同的接线盒电阻不同，表9．2给出了接线盒引起的晶体硅太阳电池组件的功率损耗，由表9．2可见，接线盒引起的组件功率损失相对较小。

表9．2　接线盒引起的功率损耗

2）晶体硅太阳电池组件的光学功率损失分析

晶体硅太阳电池组件的光学损失主要是由玻璃和EVA等封装材料的光学反射和光学失配所引起，不同的封装材料有不同的光学透过率，太阳电池的吸收光谱主要集中在300至1 100nm之间。

目前典型的晶体硅太阳电池组件的结构为：绒面玻璃／EVA／绒面晶体硅太阳电池／EVA／TPT，如图9．21所示。图9．22给出了入射光在晶体硅太阳电池组件中的反射和透射情况，表9．3给出了组件中每层介质的折射率，图9．23给出了入射光在每一层介质中的多次反射和透射情况。

图9．21　晶体硅太阳电池组件截面结构

图9．22　入射光在晶体硅太阳电池组件中的反射和透射情况(www.xing528.com)

表9．3　组件中每层介质的折射率　

图9．23　入射光在每一层介质中的多次反射和透射

根据图9．22所示，有

θ1是时间t的函数，θ2，θ3，θ4及θ5可由Snell定律求出

在任何媒质的界面上，入射光被分成反射和透射两部分，根据Fresnel定律

式中：θ1是第一层媒质的入射角，θ2是第二层媒质的入射角，Rs是垂直光的反射分量，Rp是平行光的反射分量，Rn是平均值。

由以上可得

则由第一层介质透射进第二层介质中总的透射光为

式中：Ts垂直光的透射分量，Tp平行光的透射分量。

太阳电池组件每层介质界面的透射光都如上分析，则入射到太阳电池组件中太阳电池中的总透射率为：

故太阳辐射入射到太阳电池组件中太阳电池的有效辐射为

图9．24给出了晶体硅太阳电池组件功率损失分布，由图9．24可见：电池性能失配和焊带电阻是引起组件功率损失的主要因素。