太陽電池組件測量時的二極管問題及解決方案

1、光伏組件測試等問題匯總太陽電池組件測量時的二極管問題及解決方案在我們公司的 165W組件（ 612）設(shè)計中采用了 24 片電池串并聯(lián)一個型號 為 P600D（正向電流 6A，正向電壓為 0.9V ）的整流二極管，用來消除組件的熱 斑效應(yīng)。因?yàn)?165W組件的組件共有 72 電池片串聯(lián)，所以每一塊組件中并聯(lián)了 3 個 P600D 這樣的整流二極管。但由于組件電池串之間的不均勻和模擬光的不均 勻，會造成測量中 IV 曲線的臺階現(xiàn)象。如下圖所示：這是因?yàn)榻M件中每一個電池的 IV 曲線都不同，假設(shè) 3 串 24 片電池串電流各 不相同， I1I2I3 ，如圖所示（ I1 為流過 1 號電池串的電流，

2、I2 為流過 2 號電池 串的電流， I3 為流過 3 號電池串的電流）：I22I2=I1-2I2最終的 IV 曲線就是三段 IV 曲線沿電壓軸疊加。盡管各電池串的電流不同， 但由于有并聯(lián)旁路二極管分流，上面組件 IV 曲線的在 0-35V 時近似為三段電流 值較平的恒流源疊加，在 35-45V 時表現(xiàn)為一個恒壓源。般來說，模擬光的不均勻度較小時，光源引起的電流的不均勻性就要小。這就要求采用均勻度級別較高的模擬光源 （A 級+/-2%，B級+/-5%，C級+/-10%）。 通過使用 10W 標(biāo)準(zhǔn)組件來測量組件測試儀的光強(qiáng)不均勻度，發(fā)現(xiàn)西安交大和上 海交大的組件測試儀的光強(qiáng)不均勻度均在 +/-5

3、%以內(nèi)，應(yīng)該為 B 級模擬光源。但 在上海交大的組件測試儀上測量時，發(fā)現(xiàn)在光照面中間偏右處測量時 IV 曲線有 臺階（用于測量的 10W標(biāo)準(zhǔn)組件沒有連接旁路二極管）。而因電池串間不均勻引起的臺階現(xiàn)象， 可通過比較每片電池片的測量結(jié)果中 短路電流 Isc 和定電壓點(diǎn)電流值 Iv （ V=0.495V），選出結(jié)果相近的電池片。或者定 Iv 和 Rsh 值分選，通過這樣的分選方法可以很大程度上減少由于電池串的 不均勻引起的臺階現(xiàn)象。最終要通過電池片的生產(chǎn)工藝來控制 Iv 和 Isc 的離散 性，提高電池串的均勻性，最終達(dá)到提高組件 FF 的結(jié)果。當(dāng)單晶電池片以定電壓點(diǎn)的電流值 Iv（V=490mV）

4、 和 Rsh 15 ohm來分檔；多 晶電池片以 Eff 和 Rsh 15 ohm來分檔時， 分別做了一批電池片， 發(fā)現(xiàn)組件的 IV 曲線的臺階現(xiàn)象有所減少，單晶組件的 FF 增加，結(jié)果如下： 1 對單晶硅來說，組件的FF 的平均值從 73.5%（以定電壓點(diǎn)的電流值Iv（V=490mV） 和 Rsh 6 ohm 來分檔）上升到 74.77%（ 85個組件，在德國的 測試儀上測量）和 76.45%（25 個組件，在上海的測試儀上測量） ； 2 對多晶硅來說，組件的 FF 變化不大。當(dāng)單晶電池片以定電壓點(diǎn)的電流值 Iv（V=490mV） 和 Rsh 20 ohm來分檔時， IV 曲線的 臺階現(xiàn)象消

5、失 ，F(xiàn)F平均值為 75.49%，結(jié)果下圖所示（該批組件是為 IEC 測量用的，共 6 片）：但把 Rsh從 6 ohm提高到 15 ohm及 20 ohm時，會增加 J檔片比例。以該批 單晶硅電池的數(shù)據(jù)來看，由于 Rsh 引起的 J 檔片比例的變化如下（以 Rsh = 15ohm，及 Iv 來分檔時， J 檔片的比例為： 27%）：Rsh(ohm)在整批中的比例=610.6%=1524%=2030%現(xiàn)在的主要問題是提高生產(chǎn)線上電池片的 Rsh 值，降低由于 J 檔片分檔標(biāo) 準(zhǔn)（ Rsh從 6 ohm到 20 ohm）提高引起的 J檔片比例增加串并聯(lián)電阻圖中 RS 即為串聯(lián)電阻：包括電池的體電

6、阻、表面電阻、電極電阻、電極與 硅表接觸電阻等Rsh為旁漏電阻即為并聯(lián)電阻，為硅片邊緣不清潔及內(nèi)部缺陷引起RS很小， Rsh很大 理想情況下可以忽略， Ish 很小 串并聯(lián)電阻對填充因子（ FF）影響很大，串聯(lián)電阻 Rs 越高，填充電流下降越多，填充因子減少的越多，并聯(lián)電阻減少的越多效果相同組件測試曲線異常分析太陽電池組件由于某些原因， 功率達(dá)不到預(yù)期值， 甚至比預(yù)期值小許多， 測 試曲線會表現(xiàn)的比較差。 為便于查找其原因， 本節(jié)對差曲線進(jìn)行統(tǒng)計歸類， 并通 過工藝經(jīng)驗(yàn)找到其對應(yīng)原因。3.3.1 差曲線問題1. 曲線 1 處出了問題，如有臺階，則是二極管的問題，基本對組件質(zhì)量影響 不大。 1

7、處有起伏，而非緩慢下降，則是電流分檔問題，此組件中混有電流 檔偏低或偏高的電池片。2. 曲線 2 處出了問題，拐彎處略顯直角，則是因?yàn)榻M件中有隱裂片，操作過 程中產(chǎn)生。如果是有兩次或三次大轉(zhuǎn)折，則是因?yàn)榻M件中有小裂片。3. 曲線 3 處出了問題，平滑下降中有拱起，則是因?yàn)殡妷悍謾n不均。組件效率電池片的面積：Poly 156 156 面積： 24332 平方毫米 二、 組件功率計算：Mono125125R165面積： 15483 平方毫米Mono125125R150面積： 14858 平方毫米例如： 175W 158080835mm 72pcs 16.8%電池片，組件理論功率計算如下：1、125

8、 125-R150 電池片：組件有效電池片面積：14858 mm2（單片面積） 72 片（電池片數(shù)） =1069776 mm2=1.069776 m2 組件電池片標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)（ 1000w/ m2）下，效率為 16.8%電池片產(chǎn)生功率： 1.069776 1000 16.8%=179.72w由于玻璃及 EVA 的透光率為 90%左右，且存在焊接電阻損耗和接線盒損耗， 故封裝效率按照 97%計算：179.72 97%=174.33w故 125 125-R150 電池片 16.8%電池片可做 175w 組件，存在正負(fù)公差。 組件效率計算：組件面積為： 1580808=1276640 mm2=1.17664 m2 標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下應(yīng)產(chǎn)生功率： 1.17664 m2 1000W/m2=1176.64W 實(shí)際為 175W,故組件效率為： 175W/1