高效组件CTM模型研究-张昌远

p高效 CTM组件模型研究 nbsp;航天机电 连云港神舟新能源 nbsp;张昌远 nbsp;赵志楠 nbsp;2018年 11月 10日 nbsp;目 nbsp;录 nbsp;2.研究 内容与结果 nbsp;2.1高效电池片功率修正 nbsp;3.结论 nbsp;1.研究背景 nbsp;2.2 组件光学增益模型 nbsp;2.3 电池片修正后组件 CTM计算 nbsp;2.4高效电池片功率修正模型优势 nbsp;降 本 与 增效 逐渐 成为晶硅光伏组件发展的两大主流趋势，面对 领跑者、超级领跑者项目逐年增高的功率门槛 ，提升 组件功率成为主 导光伏组件企业发展的研究重点，拥有高产量且性能稳定的高功率产 品有助于占领光伏市场，提高企业竞争力。 nbsp;1、研究背景 nbsp;电池片端提效技术（不包括 IBC）可兼容现有 5BB生产设备 ，目前 多晶 黑 硅 和 单晶 PERC技术以实现量产化 ， 多晶 黑 硅 和 单晶 PERC电 池片将成为今后常规光伏组件的标配。 nbsp;提效手段 nbsp;封装工艺提效 nbsp;电池片提效 nbsp;2.1 高效电池片功率修正 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;多晶黑硅、单晶 PERC电池片 具有 更高 的功率 ，电池片遮光面积和等 效串联电阻变化对电池片功率影响更显著。 nbsp;电池片探针测试模式 组件焊带测试模式 nbsp;2.1 高效电池片功率修正 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;多晶黑硅、单晶 PERC电池片 具有 更高 的功率 ，电池片遮光面积和等 效串联电阻变化对电池片功率影响更显著。 nbsp;分选测试模式 nbsp;探针点在主栅线上 nbsp;实际应用模式 nbsp;焊带焊接在主栅线表面 nbsp;遮光面积和等效串 联电阻 Rs不同，两 种模式下电池片功 率不同。 nbsp;电池片功率越高， 功率差异越大。 nbsp;主要影响主栅线等 效串联电阻 Rbus。 nbsp;2.1 高效电池片功率修正 nbsp;2.1 高效电池片功率修正 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;2.1.1 焊 带 遮挡 条件 nbsp;含有焊带遮挡的 5主栅电池片等效串联电阻 和遮光面积 计算公式如下 nbsp;𝑅𝑠 𝑅𝑒𝑚𝑖𝑡𝑡𝑒𝑟 𝑅𝑓𝑖𝑛𝑔𝑒𝑟 𝑅𝑏𝑢𝑠 𝑅𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡 𝑅𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑅𝑏−𝐴𝑙 𝑅𝑏−𝑏𝑢𝑠 𝑅𝑏𝑐−𝐴𝑙 𝑅𝑏𝑐−𝑏𝑢𝑠 𝑅𝑒𝑚𝑖𝑡𝑡𝑒𝑟 𝑅𝑒𝑠24𝑛𝑁𝐵 发射极电阻 nbsp;𝑅𝑓𝑖𝑛𝑔𝑒𝑟 𝜌𝑓6𝑛𝑁𝑤 𝑓ℎ𝑓 细栅线电阻 nbsp;𝑅𝑏𝑢𝑠 𝜌ℎ𝑏𝑢𝑠𝑁𝐿 2𝑤𝑏𝑢𝑠 主栅线电阻 nbsp;𝑅𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡 𝜌𝑓𝑟𝑜𝑛𝑡𝑁𝑤 𝑏𝑢𝑠𝐿2 𝑛𝑤𝑓𝐿1 −𝑁𝑤𝑏𝑢𝑠 前接触电阻 nbsp;𝑅𝑏𝑎𝑠𝑒 𝜌𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑤𝑏𝑎𝑠𝑒𝐿 1𝐿2 基片电阻 nbsp;𝑅𝑏−𝐴𝑙 2𝜌𝑏−𝐴𝑙𝑚𝑁ℎ 𝐴𝑙𝑆总2 [𝑆12𝑘1 𝑆22𝑘2 𝑆32𝑘31 𝑘32] 铝背场电阻 nbsp;𝑅𝑏−𝑏𝑢𝑠 𝜌𝑏−𝑏𝑢𝑠ℎ𝑏−𝑏𝑢𝑠𝑚𝑁𝑎𝑏 nbsp;背电极电阻 nbsp;𝑅𝑏𝑐−𝐴𝑙 𝜌𝑏𝑐−𝐴𝑙𝐿 1𝐿2 −𝑚𝑁𝑎𝑏 铝背场接触电阻 nbsp;𝑅𝑏𝑐−𝑏𝑢𝑠 𝜌𝑏𝑐−𝑏𝑢𝑠𝑚𝑁𝑎𝑏 背电极接触电阻 nbsp;𝑆遮 𝑆 𝑛𝑤𝑓𝐿2 𝑁𝑤𝑏𝑢𝑠𝐿1 −𝑛𝑁𝑤𝑏𝑢𝑠𝑤𝑓 𝐿1𝐿2 遮挡面积比 nbsp;变化 nbsp;2.1 高效电池片功率修正 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;2.1.2 探针测试条件 nbsp;常规电池片测量采用在主栅线上压探针模式，以 8对探针（ 16个） 模式为例，因此对电池片主栅线等效电阻 𝑅𝑏𝑢𝑠进行 修正 nbsp;𝑅𝑏𝑢𝑠 𝜌48𝑤 𝑏𝑢𝑠ℎ𝑏𝑢𝑠 7𝑡12 2.8𝑡22 nbsp;t1 t2 主栅线 nbsp;硅片 nbsp;探针 nbsp;探针模式改变了主栅 线电流走向，提高了主栅 线等效串联电阻 Rbus，但 同时由于无焊带遮挡，电 池片表面遮光面积比降低。 nbsp;2.1 高效电池片功率修正 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;不同测试模式下，电池片 Rs和遮挡面积比不同 nbsp;电池片类型 nbsp;P型多晶黑硅 P型单晶 PERC 电池片端 组件端 变化 电池片端 组件端 变化 nbsp;等效串联电阻 Rs（ mΩ） 2.059 1.2283 -40.34 1.4166 1.296 -8.51 遮光面积比 （ ） 5.3545 5.9721 11.53 5.3545 5.9721 11.53 不同电池片各部分电学参数 和工艺参数不同，不同模式下， 等效串联电阻变化不同。 nbsp;5BB组件焊带宽度（ 0.9mm）略大于主 栅线宽度（ 0.7mm）；电池片网版和焊带宽 度一致，不同模式下遮光面积比变化也相同。 nbsp;2.1 高效电池片功率修正 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;根据 5参数等效模型，计算不同 Rs和遮光面积比条件下电池片功率 nbsp;电流源 nbsp;二极管 nbsp;并联电阻 nbsp;串联电阻 nbsp;𝑹𝒔𝒉 ID I 𝑹𝒔 𝑰𝑳 - 𝑽 𝐼 I𝐿 −𝐼0𝑒 𝑉𝐼𝑅𝑠 𝑎 −1−𝑉 𝐼𝑅𝑠𝑅 𝑠ℎ 𝐼 I𝐿 −𝐼𝐷 −𝐼𝑠ℎ 𝐼𝐷 𝐼0𝑒 𝑉𝐼𝑅𝑠 𝑎 − 1 𝐼𝑠ℎ 𝑉 𝐼𝑅𝑠𝑅 𝑠ℎ 已知电池片探针模式下电学参数、 等效串联电阻和遮光面积比，推算焊带 模式下电池片电学参数。 nbsp;2.1 高效电池片功率修正 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;电池片类型 P型多晶黑硅 P型单晶 PERC 探针模式 组件模式 探针模式 组件模式 nbsp;开路电压 Voc （ V） 0.6395 0.6391 0.6635 0.6631 短路电流 Isc （ A） 9.0317 8.9754 9.754 9.692 工作电压 Vmpp（ V） 0.5404 0.5451 0.5629 0.5624 工作电流 Impp（ A） 8.533 8.4844 9.2266 9.1636 最大功率 Pmax（ W） 4.6104 4.6248 5.1936 5.1536 不同电池片探针、焊带模式下电学性能不同 nbsp;多晶黑硅电 池修正后功率升 高，升高 0.31。 nbsp;单晶 PERC电 池修正后功率降 低，降低 0.77。 nbsp;2.2 组件光学增益模型 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;折射率 反射率 nbsp;介质 n 界面 符号 反射率 nbsp;Air 1 air/黑硅 R0 0.118517 黑硅 2.05 黑硅 /Si R4 0.062729 Si 3.42 nbsp;封装后 nbsp;组件封装结构形成光学耦合系统，减少 电池片表面反射，提高光学收益。 nbsp;光学增益系数计算方法 nbsp;（ 1）理论计算 nbsp;（ 2）量子效应测量 nbsp;复杂，误差大 nbsp;实测增益， 更准确 nbsp;常规 3.27 白色 EVA 3.77 2.3 电池片修正后组件 CTM计算 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;电池片测 量功率 nbsp;功率修正 nbsp;修正功率 nbsp;修正工作 电流 nbsp;电池片片数 nbsp;电池片总功率 nbsp;光学增益 nbsp;组件总功率 nbsp;光学增益后电池片工作电流 nbsp;焊带电学损耗 nbsp;汇流条电学损耗 nbsp;接线盒电学损耗 nbsp;组件总电学损耗 nbsp;减去 组件理论功率 nbsp;START FINISH 组件 CTM计算模型流程图 nbsp;理想状态下， 组件电学失配 忽略不计。 nbsp;2.3 电池片修正后组件 CTM计算 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;电池片类型 P型多晶黑硅 P型单晶 PERC 电池片效率（ ） 18.8 21.3 电池片功率（ W） 4.6104 5.1936 电池片功率修正（ W） 4.6248 5.1536 理论封装光学增益（ ） 3.27 3.77 焊带电学损耗（ W） 8.3006 9.7767 汇流条电学损耗（ W） 0.9276 1.0926 接线盒电学损耗（ W） 0.9043 1.0652 理论 60组件功率（ W） 276.43 308.94 理论 CTM（ ） 0.07 0.86 实际 组件功率（ W） 275.78 308.57 实际 CTM（ ） 0.31 0.98 理想环境下，忽略组 件串联失配，理论组件功 率略高于实际组件功率。 nbsp;多晶黑硅组件，理论 功率比实际功率高 0.65W， 误差 0.235； CTM低 0.24。 nbsp;单晶 PERC组件，理论 功率比实际功率高 0.37W， 误差 0.12； CTM低 0.12。 nbsp;2.4 高效电池片功率修正模型优势 nbsp;2. 研究内容与结果 nbsp;参数 多晶黑硅 单晶 PERC 效率 18.8 21.3 电池片功率 4.62 5.203 组件版型 60 60 光学增益 3.27 3.77 组件工作电流 8.533 9.509 电学损耗 9.6101 11.9345 功率 nbsp;修正前 276.65 312.01 修正后 276.43 308.94 实际 275.78 308.57 功率误差 （ ） nbsp;修正前 0.32 1.11 修正后 0.24 0.12 常规 CTM计算模型 nbsp;组件理论功率 电池片总功率（未修正） x（ 1光学增益） - 组件电学损耗 nbsp;修正后的组件 CTM 计算模型计算结果更接近 组件实际功率。 nbsp;多晶黑硅组件，两种 计算模型功率误差接近， 单晶 PERC组件修正后的模 型功率误差更小。 nbsp;3. 总结 nbsp;（ 1）高效电池片，遮光面积比和 Rs对功率影响较大； nbsp;（ 2）探针模式和焊带模式下，电池片功率不同； nbsp;（ 3）高效电池片（多晶黑硅、单晶 PERC）电池片修正后，组件理 论功率误差效率 0.5， CTM误差小于 1。 nbsp;报告结束。 谢谢 汇报结束。 谢谢 nbsp;/p