降低组件功率衰减 提供组件发电效率20101216hunter1.ppt

1、2020/9/6,降低组件封装损失 提高组件功率输出,组件设计部,2011年12月,2,前言,封装损失：在组件封装过程中由封装材料、生产工艺测试准确度引起的组件实际输出功率小于理论计算功率的现象称为封装损失。 封装损失计算方法，如下：,组件实测功率,电池面积片数电池效率辐照强度,封装损失 ,（1,）,100,基于STC环境下测试（大气质量AM1.5，温度25，辐照强度：1000W/m）以多晶1650990组件为例：,封装损失 ,（1,236.6,0.1560.156600.1651000,）,100,1.8,即该组件封装损失为1.8%。,3,组件结构示意图,组件结构：,前言,4,组件工艺：,前

2、言,5,5,分隔页标题文字 Presentation Title,组件封装损失理论研究分析,6,组件封装损失理论研究分析,电池及组件等效电路图如下：,电池等效电路,组件等效电路,由等效电路图可知若要增加组件功率输出需从以下四个方面入手，如下： 1、增加入射光强； 2、减小串联电阻； 3、电池匹配性； 4、提高测试准确性；,7,组件封装损失理论研究分析,8,组件结构-电池片布局,电池片与片、串与串之间间隙可因 “零深度聚光效应”而增加组件功率输出。如下图所示，某些入射到组件中空白区的光被反射和散射到太阳电池的表面重新发电。,优化方向：1.调整电池片、串间隙； 2.综合析组件实际功率输出； 3.成

3、本分析；,9,由焊带、汇流带内阻引起组件封装损失，计算公式如下： P=IR=IL/S 其中 P：由焊带、汇流带引起的功率损失； I：额定电流； ：焊带、汇流带电阻率； L：焊带、汇流带长度； S：焊带、汇流带截面积； 优化方向：1. 减短焊带、汇流带长度； 2. 增加焊带、汇流带截面积；,组件结构-焊带、汇流带,10,材料选择-钢化玻璃,钢化玻璃增透原理：,镀膜玻璃增透原理,分析：通过膜层上、下表面反射光线间的干涉起到增透作用。,分析：通过玻璃上表面特殊结构，使入射光线形成二次反射，以达到增透作用。,异型玻璃增透原理,透射率曲线,电池响应频谱,组件结构-钢化玻璃,11,材料选择-EVA,不同厂

4、家EVA的UV截止波长：,EVA透射曲线及透光率，如下：,无截止EVA,有截止EVA,EVA光透射率,电池响应光谱：,多晶电池相应光谱,单晶电池相应光谱,12,材料选择-背板,高反射率背板+合适的电池间隙有利于组件降低组件封装损失，提高组件功率输出。,背板对组件封装损失的影响，如下图：,不同厂家背板反射率，如下表：,13,分析：二极管漏电流影响正常运行中组件功率输出，应选择 漏电流小的二极管。,材料选择-接线盒,组件电气连接图,接线盒图例,二极管结构图,14,材料选择-电池,不匹配电池,光伏组件电气连接示意图，如下：,分析：在整块组件中，电池片均以串联形式连接，若其中某片电池同其它电池不匹配，

5、则将影响电路内工作电流，从而降低组件功率输出。,15,工艺控制-焊接质量,光伏组件焊接质量EL图，如下：,分析：脱焊在增加焊带与电池片接触电阻的同时还对电池形成一定伤害，虚焊和开焊仅增加焊带与电池片之间的接触电阻，组件内阻提高将降低其功率输出。,16,工艺控制-EVA交联度,EVA交联度对于其透光率的影响，如下：,分析：EVA交联度越高其透光率越好，这直接影响组件功率输出，从而降低组件成本。目前，我公司将EVA控制在85%左右，在满足材料性能同时，充分提高其透光率。,17,组件测试-设备性能,太阳能模拟仪性能要求，如下：,分析：太阳能模拟仪最高级别为3A级，且需要经常测试标定，大气质量AM1.

6、5为表示太阳能光谱的一个参数，模拟仪光源需同AM1.5光谱匹配。,18,组件测试-参数设置,太阳能模拟仪参数设置，如下：,分析： 值：太阳能模拟仪根据环境温度对电流测试值进行自动修正； 值：太阳能模拟仪根据环境温度对电压测试值进行自动修正； K值：太阳能模拟仪将不同测点拟合成平滑的曲线；,19,19,分隔页标题文字 Presentation Title,N型组件封装技术,20,技术难度及先进性,降低组件封装损失难点及先进性分析,主要因素,技术难点,技术先进性,结构设计,材料选择,电池片 布局,电池片、串间隙最优化，及组件功率增益最多且原材料成本增加最少；,A 未引入新型原材料，组件寿命可靠；

7、B 电池片、串间隙增大有利于组件散热； C 可提高组件功率输出；,EVA,A无截止EVA功率增益验证； B无截止EVA使用模式确定；,A不增加任何成本； B组件功率相对增益约0.5%；,背板,A背板反射率测定； B高反射率背板性能验证。,A不增加任何成本； B未引入新材料，组件寿命可靠； C 可提高组件功率输出；,焊带、汇流带内阻,在保证不降低劳动生产率，不提高组件不合格品率前提下优化焊带、汇流带尺寸；,A 未引入新型原材料，组件寿命可靠； B 组件功率增益稳定，受其它因素影响小； C 可提高组件功率输出；,钢化玻璃,A镀膜玻璃技术及厂家选择； B镀膜玻璃组件生产工艺优化,A免清洗自清洁，降低

8、光伏系统维护成本； B提高太阳斜射时组件发电效率； C防反光，减小光污染； D降低组件封装损失1%2%；,21,降低组件封装损失难点及先进性分析,主要因素,技术难点,技术先进性,材料选择,接线盒,难以测定其功率增益,A 不增加任何成本； B 理论分析功率增益是必然的；,电池分档,难以测定其功率增益,A 不增加任何成本； B 在提高组件功率输出的同时提高组件质量,工艺控制,焊接质量,-,A有利于组件内在质量； B减少组件内阻，增加发电量。,组件测试,设备性能,设备3A级标定,A 不增加任何成本； B 组件测试功率更加准确；,参数设置,温度系数、测试时间的优化,A 不增加任何成本； B 组件测试功

9、率更加准确；,标准组件,A不同实验室标准板的比对； B排除校准方式不可靠标准,A 测试数据更加准确科学； B 不改变组件结构、材料，性能可到,22,22,分隔页标题文字 Presentation Title,组件 相关实验,23,组件结构-电池片布局,以不同电池片、串间隙封装组件，进行功率对比试验，数据如下:,分析： 1、片、串间隙越大组件功率输出越高； 2、片、串间隙大到一定程度后组件功率输出呈稳定状态； 3、功率最大差值约3.1W；,24,焊带、汇流带尺寸对组件功率输出影响实验过程及数据如下：,分析： 1、焊带相同、汇流带不同实际差值1.01W，理论值相差1.1W； 2、汇流带相同，焊带不

10、同实际差值1.885W，理论差值1.766W；,组件结构-焊带、汇流带尺寸,试验过程,试验数据,25,分析：1、6*0.35汇流带造成层压后组件碎片率的提升，因 此切换为6*0.29； 2、汇流条扩展项目已在TUV立项，10.12获得认证；,组件结构-焊带、汇流带尺寸,现生产组件焊带、汇流带尺寸优化，数据如下：,26,现有镀膜玻璃技术有刻蚀法和溶胶凝胶法两种，经分析确定选用溶胶凝胶法镀膜技术，测试数据如下:,材料选择-镀膜玻璃,多晶组件,单晶组件,分析：1、受多种因素影响组件功率增益不呈线性变化，但电池效率越高其功率增益越大； 2、单晶功率增益高于多晶功率增益，但受测试设备及其它因素不太稳定；

11、 3、多晶镀膜玻璃组件功率增益1%2%之间，单晶镀膜玻璃组件功率增益1.5%2.2%之间。 4、TUV P型多晶项目-福莱特单面镀膜玻璃（2009.10获得）。 TUVP型单晶项目-思可达双绒面镀膜玻璃（2011.1获得）。,27,材料选择-镀膜玻璃,镀膜玻璃曝晒试验，数据如下：,分析： 1、经过曝晒，非镀膜玻璃组件光衰减在0.5%以下，镀膜玻璃组件光衰减在0.5%1%之间； 2、相同时间内曝晒，接受紫外辐射量镀膜玻璃组件高于非镀膜玻璃组件，因此其光衰减较高；,28,材料选择-镀膜玻璃,思可达双绒面镀膜,思可达超白布纹 （非镀膜）,亚马顿布纹单面镀膜,福莱特双绒面镀膜,福莱特超白布纹 （非镀膜

12、）,镀膜玻璃组件湿热试验测试结果，如下：,分析：1、非镀膜玻璃组件，老化后功率衰减1%以下，镀膜玻璃组件老化后功率衰减1%1.8%，均满足标准要求；,29,无截止EVA应用模式：无截止EVA增加太阳光紫外部分透射率，对背板及其它材料可能存有一定伤害，因此确定其应用模式为：无截止EVA+电池+有截止EVA； 试验数据如下：,材料选择-EVA,单晶组件,多晶组件,分析： 1、无截止EVA多晶组件功率相对增益值0.53%，单晶组件功率相对增益值0.87%； 2、与多晶电池相比单晶电池在紫外光部分发电更为明显；,30,材料选择-EVA,白色EVA封装组件功率对比，数据如下：,分析：白色EVA较透明EV

13、A功率平均增益约1.13W，白色EVA的反射率高于背板反射率；,31,材料选择-EVA,无截止EVA UV老化测试数据如下：,无截止EVA UV老化测试后照片如下：,分析：无截止EVA+电池+有截止EVA模式满足UV测试要求，但背板条由于EVA条位移容易外露，因此，将EVA条尺寸增大，并在 工艺上进行控制；,32,材料选择-背板,不同厂家背板封装组件功率损失试验，数据如下：,分析：东洋背板较台虹背板反射率高10%，其平均功率增益约1.536W，相对增益值约0.6%；,33,材料选择-电池,验证不同分档形式电池生产的组件功率输出试验，数据如下：,分析：不同分档形式电池封装组件，功率输出差异不大。

14、,34,经验证Halm模拟仪光谱匹配性差，后经同Halm模拟仪厂家沟通，将一层滤光片调整为两层滤光片，保证Halm模拟仪Class A级光谱匹配性要求，确保测试数据的准确性，数据如下：,组件测试-设备性能,分析：光谱匹配是太阳能模拟仪测试准确的基石，因此对其的标 定具有重大。,N型电池光谱响应特殊-响应时间长。但原Halm硬件设备不能满足该，通过和厂家沟通，对halm电源充电设备进行了更换。,35,找到适合N型组件最合适的测试时间，于是将原来测试时间15ms增大到30ms，使得组件封装损失降低了0.4%-0.8%。,组件测试-参数设置,分析：随测试时间的延长，组件输出功率不断提高，但30ms38ms时组件输出功率不再提升，则30ms为一理想的测试点，既保证测试数据的准确性又满足生产节拍要求。,36,对太阳能模拟仪温度系数进行优化，参数设置如下：,组件测试-参数设置,分析：根据标准标定实验室提供的参数，初步设定我公司太阳能模拟仪测试参数，并进行了测试验证，满足公司组件测试要求。,37,1、验证不同实验室对新型组件标定的准确性，同时与其沟通标定方法，淘汰一些实验室的标准组件。 2、采用Halm模拟仪的正向与反向扫描对各标准板进行验证； 3、经对标准组件重新标定使得封装衰减由7%-8%降到4%左右。,组件测试-标准板,38,降低组件封装损失各措施实施情况,经上表分析，由于单晶组