晶体硅太阳能组件功率损失研究

【摘要】：本文以“提高组件的功率”为研究方向，进行了以下几方面的研究： 1、太阳能组件功率的研究 研究了电池片封装成组件后的功率损耗，得出以下结论： （1）、提高组件光学增益的有效方法是使用高透光率的钢化玻璃和用蓝光响应好的电池，同时匹配蓝光透过率高的EVA和反射率高的背板； （2）、焊带电阻的功率损失占组件电学损失的比例高达80%，因此降低组件电学损失的有效方法是降低焊带电阻； （3）、焊带与电池接触电阻的功率损失很小，一般在1%以下，通常不用考虑； （4）、在相同的电池转换效率下，降低电池片的串联电阻，可以降低组件最大功率点的电流，降低串联电阻的功率损耗，提高组件的输出功率。 2、太阳能电池片转换效率的研究 着重研究了串联电阻对电池片转换效率的影响，得到以下结论： （1）、电池片的串阻与转换效率是反向关系，串阻越小转换效率越高； （2）、电池片的串阻与温度呈正向关系，其测量值与I、V取值点有关； （3）、电池片串阻的各组成部分中，体电阻、表面薄层电阻、主栅线电阻和细栅电阻都可以精确计算，但接触电阻采用传统的TLM法测量存在误差。 3、电池片接触电阻测试方法的研究。 通过建立金属-半导体界面的电压、电流方程推导出不同电流模式下三种接触电阻的表达式，在传统的TLM法的基础上提出三种新的测量方法：DSTLM测试法、SSTLM测试法和改进ER测量法，得到以下结论： （1）任意一个接触电阻表达式可以由的其它两个接触电阻简单计算，不用去计算比接触电阻率和接触界面的薄层方块电阻。 （2）DSTLM法测试精确高，但需要制作专门的测试图形，不方便在太阳能电池上运用； （3）SSTLM测试法不需制作专门的测试图形，扩散时准确测出表面薄层电阻就可以直接测试接触电阻，方便在太阳能电池上运用。 （4）改进后的ER测量法，突破了平行电极只能是3条的限制，扩展了端电阻法的测试电极的数量。 （5）太阳电池接触电阻是整流电阻，电阻仪测试电流的大小影响接触电阻的测量值。 【关键词】：太阳组件 太阳能电池 功率损失 串联电阻 接触电阻 测量方法 传输线模型法
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.41
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-29
• 1.1 光伏产业的机遇12
• 1.2 晶体硅电池产业链介绍12-13
• 1.3 晶体硅太阳电池片生产工艺13
• 1.4 晶体硅电池组件生产工艺13-14
• 1.5 晶体硅电池及其工艺简介14-16
• 1.5.1 制绒14
• 1.5.2 扩散14
• 1.5.3 刻蚀14
• 1.5.4 去磷硅玻璃14-15
• 1.5.5 减反层沉积15
• 1.5.6 丝网印刷15
• 1.5.7 烧结15-16
• 1.5.8 测试分选16
• 1.6 晶体硅太阳能电池技术简介16-22
• 1.6.1 常规铝背电场丝网印刷电池16
• 1.6.2 钝化发射极背部局域扩散-PERL(UNSW)16-17
• 1.6.3 HIT 电池(Sanyo)17
• 1.6.4 SunPower 背接触电池17-18
• 1.6.5 ECN 的 N 型 PASHA 双面电池技术18-19
• 1.6.6 激光刻槽埋栅电池19
• 1.6.7 选择性发射极电池19-21
• 1.6.8 背电场钝化技术21
• 1.6.9 MWT 电池21-22
• 1.7 太阳电池结构、原理及参数22-25
• 1.7.1 太阳电池的基本结构和光伏效应22
• 1.7.2 光电流22-23
• 1.7.3 光电压23-24
• 1.7.4 太阳电池的等效电路和伏安特性曲线24-25
• 1.7.5 填充因子25
• 1.7.6 太阳电池光电转换效率25
• 1.8 光伏产业的危机原因25-27
• 1.8.1 疯狂投资产能过剩25-26
• 1.8.2 产品销售过于依赖出口26-27
• 1.8.3 美国双反27
• 1.8.4 欧洲双反27
• 1.9 晶体硅太阳能电池功率损耗研究的意义27-28
• 1.9.1 优化组件设计27
• 1.9.2 优化电池工艺27-28
• 1.10 本文研究的主要内容28-29
• 第二章 太阳能电池组件封装功率损失分析29-43
• 2.1 组件的封装工艺、结构及功率损失29-30
• 2.1.2 组件的封装功率损失29-30
• 2.1.3 组件的运行功率损失30
• 2.2 组件的光学损失30-35
• 2.2.1 组件光学损失理论分析30-31
• 2.2.2 钢化玻璃对封装功率的影响31-32
• 2.2.3 EVA 对封装功率的影响32-33
• 2.2.4 电池片光谱响应对封装功率的影响33-34
• 2.2.5 背板对封装功率的影响34-35
• 2.3 组件的电学损失35-39
• 2.3.2 电池片串联失配损失35-36
• 2.3.3 汇流条电阻损失36
• 2.3.4 互联条电阻损失36-37
• 2.3.5 互联条与电池片的接触电阻损失37-38
• 2.3.6 接线盒电阻损失38-39
• 2.4 组件电学功率损失讨论39-40
• 2.5 电池片串联电阻对组件功率的影响40-41
• 2.6 减少组件封装功率损耗的方法41-42
• 2.6.1 提高光学增益41
• 2.6.2 降低电学损失41-42
• 2.7 本章小结42-43
• 第三章 电池片输出功率损失分析43-52
• 3.1 影响电池片输出功率的主要因素43-45
• 3.1.1 影响转换效率的光学因素43
• 3.1.2 影响转换效率的电学因素43-45
• 3.1.3 光学因素与电学因素的相互关系45
• 3.2 串联电阻的测试方法综述45-51
• 3.2.1 开路电压斜率法46
• 3.2.2 双光强特性曲线测量法46-47
• 3.2.3 明暗特性曲线比较法47
• 3.2.4 电注入法47-48
• 3.2.5 最大功率点法48-49
• 3.2.6 单条 I-V 曲线两点法49-50
• 3.2.7 Lambert W 函数求解法50-51
• 3.3 温度对串联电阻的影响51
• 3.4 本章小结51-52
• 第四章 太阳能电池串联电阻的组成及各分阻的计算52-73
• 4.1 太阳能电池片串联电阻的组成及分布52
• 4.2 电池片各个分阻的计算52-57
• 4.2.1 体电阻的计算52-53
• 4.2.2 表面薄层电阻的计算53
• 4.2.3 细栅线电阻的计算53-54
• 4.2.4 主栅线电阻的计算54-55
• 4.2.5 接触电阻的计算55-57
• 4.3 金属-半导体界面电压、电流基本方程57-58
• 4.4 三种不同电流模式下接触电阻表达式及相互关系58-62
• 4.4.1 单侧电流模式58-59
• 4.4.2 双侧电流模式59-60
• 4.4.3 穿越电流模式60-61
• 4.4.4 端电阻表达式61
• 4.4.5 四种电阻表达式的相互关系61-62
• 4.4.6 Rc1、Rc2 之间的关系62
• 4.5 接触电阻的不等间距传输（DSTLM）测量法62-64
• 4.5.1 DSTLM 法模型与计算63
• 4.5.2 DSTLM 测试法的测量结果及讨论63-64
• 4.6 接触电阻的等间距传输线（SSTLM）测试法64-69
• 4.6.1 SSTLM 法模型65
• 4.6.2 SSTLM 法测试数据65-68
• 4.6.3 SSTLM 法测试结果分析与讨论68-69
• 4.6.4 SSTLM 法的应用69
• 4.7 接触电阻的端电阻（ER）测试法69-71
• 4.7.1 ER 简介69-70
• 4.7.2 改进 ER 法70-71
• 4.7.3 改进 ER 法的结果与讨论71
• 4.8 本章小结71-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 5.1 主要结论73-74
• 5.1.1 组件封装功率的研究73
• 5.1.2 电池片功率损失的研究73
• 5.1.3 电池片接触电阻的精确测试法73-74
• 5.2 研究展望74-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文79
• 攻读硕士学位期间获得的与论文相关的专利79

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