电池片间距增大,组件功率不降反增?

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-08-06  浏览次数:162
核心提示:技术创新就是这么默默攀过一个个新高峰,创造一个个新记录,为实际应用打好基础。追求高效率光伏组件一直是光伏人努力的方向,怎么样更有效地提高组件功率,也一直是光伏人

 技术创新就是这么默默攀过一个个新高峰,创造一个个新记录,为实际应用打好基础。

追求高效率光伏组件一直是光伏人努力的方向,怎么样更有效地提高组件功率,也一直是光伏人在拼搏研究的,组件间隙光利用可以充分利用太阳能资源,实现光能的最大化利用。通过扩大电池片间距,提升间隙处的反射率,充分利用间隙处的光线等手段,不仅可以充分提升组件每一块电池片的发电量,有效提升组件功率,还能相应的降低组件成本。但是随着片间距的增加,组件电阻也会随之增加。本文章从组件间隙光着手,主要探讨优化晶硅电池组件光利用的方法,在组件高功率和高密度之间取得平衡。

● 什么是间隙光利用的高功率组件?

通过在组件背胶膜、背玻或者电池间隙位置设计漫反射结构,增加电池片的二次光利用,扩大电池片与电池片的片间距增加组件功率。同时通过电路优化,降低了由于间隙增大造成的焊带加长导致的串阻增加。

● 我们将从以下五大方向入手,阐述间隙光利用的方法。

01增加电池间隙处的陷光率

“层压前后的反射率差值,即为该反射材料在层压之后的陷光率,该陷光率正比于电池片间隙处反射光的光线利用率。”

目前,背板高反光膜,白色EVA,片串间隙贴膜等方式都是最常见的增加电池片间隙光陷光率的方法。不同材料对光线的反射率不同,反射区域有差异,各有优缺点。增加电池片间隙处的陷光率,让更多的反射光能够保留在组件中,是提高组件表面光线利用率的方法之一。

下表为各反光材料进行层压前和层压后的反射率测试对比。

 


 

表1 反光材料进行层压前和层压后的反射率测试对比

从上表可看出,层压前反射率最高的是白色EVA,但是层压后的陷光率和背板高反光膜相差不大。层压后陷光率最高的是反光贴膜,可达到33.23%。

02高光材料对组件功率的影响

根据上述分析,背板高反光膜,白色EVA以及反光贴膜具有各自不同的层压前反射率以及层压后的陷光率。为了验证对组件功率提升最高的是层压前反射率最高的白色EVA还是层压后陷光率最高的反光贴膜,我们设计了如下实验:

使用多晶4.56W电池,制作60片电池组件。

其中变量分别为白色镀釉高反玻璃(背板高反光膜)、白色EVA和间隙处张贴反光贴膜(反光贴膜张贴在背玻上),片串间距3mm,下表2为不同反射率材料对组件功率的影响:

 


 

表2 不同反射率材料对组件功率的影响

根据实验数据,使用白色EVA的组件可比背板高反光膜的组件功率提升0.92%,间隙处张贴反光膜功率更优,功率可提升1.28%。

结论:反光贴膜相比背板高反光膜、白色EVA,对组件功率提升更大。

03扩大电池片间距

上述实验中,片间距仅设置为3mm,间隙处光利用有限。如果增加片间距大小,提升间隙处的反射光,是否能够继续提升组件功率,如果提升的话又能提升多少,于是我们继续设计了以下实验。

使用了与上述实验相同的4.56W多晶电池片,60片电池组件。

分别使用白色镀釉高反玻璃,白色EVA和间隙处张贴反光贴膜(反光贴膜张贴在背玻上),制作片间距为5mm,9mm,12mm的组件。

实验数据如下:

 


 

表3 不同反射率材料和不同片间距对组件功率的影响

随着片间距的提升,各反光材料组件在初期都有一定的功率提升,当片间距继续提升后,陷光率较低的组件功率提升速度降低,甚至开始有功率下降的情况。片间距提升后,互联条尺寸长,组件Rs值也随之提升,在初期Rs带来的功率损耗暂时比不上片间距增大带来功率增益,但随着片间距的进一步提升,组件间隙中心处光线到相邻两边的距离增加,陷光率低的组件间隙光增益降低,导致功率提升放缓,Rs带来的功率损耗开始逐步占据上风,导致组件整体功率开始呈下降趋势。

04

电池片间距处的电阻分析

电池与电池片间距的增加,随之互联条的长度增加的同时也增加了组件的电阻,为更好地分析片间距处电阻的增加对组件功率的影响,采用60版型组件,对片0-12mm片间距的间隙处电阻进行分析对比及功率损耗计算。

采用0.27x1.0mm普通焊带,ShPb比:6040,铜基厚度:0.22~0.23mm,焊带每毫米的电阻为R=0.0746毫欧,电池为5BB电池。公式计算如下:

假设片间距为N,两片电池片间焊带总电阻为,焊带每毫米的电阻为R则:

 


 

 

 


 

 

表4 不同片间距的电阻分析对比表

05

优化晶硅电池光利用

根据上述实验,得出:

① 反光贴膜是陷光率最高的反射材料,对组件功率增益也最大,但是操作时需提前将反光膜张贴在组件背玻,工艺复杂,对位及层压过程中易产生偏移。另外由于是贴在组件背玻上,反射光不能完全反射到电池受光面。

② 电池片间隙的增大,可以增加间隙光的利用,提升组件效率,但是间隙距离提高带来的串阻提高,限制了功率的进一步提高。

针对以上两个问题,进行测试分析及技术改进,亚玛顿提出了新的优化晶硅电池组件光利用的PLUS技术并设计实验认证:

使用焊带为0.27x1.0mm普通焊带,白色EVA,版型为常规60版型电池,分别对比片3、片6、片9、片12mm普通组件和PLUS技术制作的组件测试了功率:

 


 

表 PLUS组件和普通组件的测试对比

根据上表可得:相比片3普通组件,片6,片9和片12的PLUS组件Rs分别降低0.005Ω和0.006Ω。片6,片9和片12由于都采用了PLUS技术,所以电池片间隙提升带来的串阻并不明显,仅0.001Ω的差异。

从功率上看,在亚玛顿PLUS技术的加持下,片6 PLUS组件相比片3组件功率提升4.05W,片9 PLUS组件相比片3组件功率提升6.63W,片12 PLUS组件相比片3组件功率提升8.79W,完全杜绝了片距提升带来的串阻升高问题,大大提升了组件功率。

结论:在电池片成本占组件成本大头的情况下,保持电池片数量不变,扩大间隙距离来达到组件功率与效率提升才是降低组件度电成本的最优解。根据上述实验,我们已经将间隙扩大带来的串阻提升,反射光被电池背面遮挡等问题一一解决。如果在反光材料的陷光率以及间隙距离上再做出优化,组件功率和效率的提升将达到新的高度。

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