高效组件中的多主栅技术及发展方向- 倪健雄

高 效 组 件 中 的 多 主 栅 技 术及 发 展 方 向光 伏 材 料 与 技 术 国 家 重 点 实 验 室 2 0 1 8 年 1 1 月 1 0 日 西 安 1 4 th CSPV倪 健 雄 目录 l 多 主 栅 技 术 发 展 趋 势l 多 主 栅 组 件 功 率 提 升 研 究l 多 主 栅 半 片 组 件 功 率 提 升 研 究l 多 主 栅 组 件 IAM模 拟 研 究 +叠 瓦 Base line -0 .1 2-0 .1 4-0 .1 6-0 .2 0-0 .1 8-0 .2 2 设计成本( 元/ 瓦)功率增益( 瓦) -502 01 51 052 5 2 0 1 9 Q22 0 1 7 Q4 2 0 1 9 Q12 0 1 8 Q42 0 1 8 Q32 0 1 8 Q22 0 1 8 Q1光伏组件技术发展趋势 光学学增益多主栅圆形焊带可减少遮光面积，将光有效反射到电池上，提高组件短路电流，焊带区域光学利用率由5%以下提高到40%以上。多主栅技术发展趋势多主栅技术原理 主栅线宽度更细，间距更窄，可缩短细栅线电流传输距离；半片电池通过串联或并联连接封装成的组件，进而降低电阻损耗；电池片间隙面积增加，最终组件功率可提升10w以上。电学增益 常 规 电 池 多主栅 电 池 多主栅 半片电 池 理论模拟多主栅组件功率提升研究Ø 电 池 焊 接 损 失 K12约 0.5%， 在 提 升 有 效 光 吸 收 同 时 ， 优 化 K12,可 降 低 CTM Loss。 分 别 模 拟 多 主 栅 电 池 组 件 ， 圆 形 焊 带 数 量 和 直 径 对 于 组 件 功 率 影 响 ：1.主 栅 数 量 在 10根 以 后 功 率 增 加 和 串 阻 降 低 变 化 不 明 显 ；2.不 同 数 量 主 栅 对 应 最 假 圆 形 焊 带 直 径 ， 12栅 优 选 350µm直 径 理论模拟多主栅组件功率提升研究P-多 晶N-单 晶 类 型 Vm (V) Im (A) Pm(W) Voc(V) Isc(A) FF(%)5BB 31.203 9.013 272.60 38.127 9.260 77.212BB 32.002 9.206 280.65 38.129 9.269 79.4提 升 比 例 — — — — 2.95% — — — — 2.85%类 型 Vm (V) Im (A) Pm(W) Voc(V) Isc(A) FF(%)5BB 33.673 8.886 299.23 39.698 9.319 80.88 12BB 34.378 9.012 310.09 39.739 9.465 82.44提 升 比 例 — — — — 3.63% — — — — 1.93% 实际验证多主栅组件功率提升研究P-多 晶N-单 晶 类 型 Vm (V) Im (A) Pm(W) Voc(V) Isc(A) FF(%)5BB 30.717 8.856 272.03 37.985 9.360 76.512BB 31.199 8.981 280.20 38.161 9.476 77.5提 升 比 例 — — — — 2.95% — — — — 2.85%类 型 Vm (V) Im (A) Pm(W) Voc(V) Isc(A) FF(%)5BB 33.012 9.171 302.06 39.701 9.445 80.7 12BB 33.441 9.332 312.06 40.014 9.506 82.1提 升 比 例 — — — — 3.31% — — — — 1.59% 降低隐裂断栅风险 常规电池 多主栅电池多主栅半片组件产品优势产品优势户外检测，半片电池组件比常规整片工作温度低0 .5 ℃ -1 ℃ 。 相同遮挡条件下，半片电池组件热斑温度低2 0 ℃ 。 遮挡损失减小组件电路串并联设计，电压与电流输出与整片几乎一致，并且在遮挡情况下具有更低的发电量损失。更低NMOT和热斑风险 q 功 率 提 升 模 拟 研 究模 拟 影 响 因 素 Ø 模 拟 仅 改 变 主 栅 数 量 和 焊 丝 直 径 ， 其 他 参 数 保 持 一 致 ；Ø 焊 丝 直 径 在 常 规 使 用 的 350μ m时 ， 9BB半 片 组 件 较 12BB半 片 组 件 功 率 高 0.43W， 焊 丝 直 径 进 一 步 降 低 ， 功 率 差 异 减 小 ， 在225μ m左 右 时 ， 12BB半 片 组 件 功 率 高 于 9BB半 片 组 件 。 多主栅半片组件功率提升研究 q 实 际 验 证 — p型 多 晶实 际 验 证 -圆 形 焊 带 *1、 半 片 组 件 与 整 片 组 件 为 同 一 批 同 效 率 电 池 ； 2、 整 片 组 件 φ 0.4mm焊 带 ， 半 片 组 件 φ 0.35mm焊 带Ø P型 多 晶 金 刚 线 十 二 栅 组 件 ， 半 片 组 件 较 整 片 组 件 ， 正 面 功 率 较 整 片 提 升 5.05W； 相 对 于 五 栅 整 片 整 体提 升 10.65W， 提 升 比 例 约 4%。 Voc(V) Isc(A) Mpmax(W) FF Vpm(V) Ipm(A)P多 五 栅 37.71 9.13 265.27 0.77 30.87 8.59P多 十 二 栅18.3% 37.76 9.2095 270.862 0.7789 31.174 8.689P多 十 二 栅半 片18.3% 37.79 9.229 275.910 0.791 31.568 8.740 功 率 提 升 5.04763 多主栅半片组件功率提升研究 q 实 际 验 证 — n型 单 晶实 际 验 证 -圆 形 焊 带 Ø N型单晶十二栅双玻组件，半片组件较整片组件，正面功率较整片提升6.14W；相对于五栅整片整体提升16.07W。 多主栅半片组件功率提升研究N.O Voc(V) Isc(A) Mpm(W) FF Vpm(V) Ipm(A) BIFI5BB20.4% 正面 38.81 9.388 285.78 0.784 31.88 8.964背面 38.49 7.475 238.03 0.828 32.69 7.28412BB20.4% 正面 38.89 9.622 295.72 0.79 32.44 9.116 83.3%背面 38.56 8.078 246.31 0.791 33.11 7.439 提升 正面 9.93背面 8.2912BB半片20.4% 正面 38.86 9.637 301.85 0.806 32.82 9.197 82.8%背面 38.50 7.8 250.78 0.835 33.44 7.5提升 正面 6.14背面 4.49 9 .9 3 6 .1 3 9 q 实 际 验 证 — n型 单 晶实 际 验 证 -圆 形 焊 带 Ø 实 验 结 果 统 计 ， n型 十 二 栅 半 片 较 五 栅 整 片 整 体 提 升 15w左 右 ， 如 果 配 合 镀 釉 玻 璃 功 率 再 提 升 5.2w， 在 组 件端 将 实 现 整 体 功 率 提 升 约 20W; 如 果 电 池 效 率 提 升 至 22.5%以 后 ， 十 二 栅 半 片 组 件 +镀 釉 玻 璃 功 率 将 至 330w。 多主栅半片组件功率提升研究电池 玻璃 Voc(V) Isc(A) Mpm(W) FF Vpm(V) Ipm(A) BiFi n型单晶20.3% 镀釉 38.89 9.84 306.22 0.80 32.82 9.33 79.34%38.51 7.72 242.96 0.82 33.49 7.26n型单晶20.3% 无 38.80 9.67 301.01 0.80 32.74 9.19 82.43%38.43 7.93 248.11 0.81 33.03 7.51差异 正面 5.21 -3.09%背面 -5.15 n型单晶21.7% 镀釉 39.80 9.97 322.08 0.81 33.74 9.55 80.36%39.42 7.97 258.82 0.824 33.99 7.61n型单晶21.7% 无 39.84 9.84 318.03 81.15% 33.83 9.4039.56 8.11 264.35 82.37% 34.39 7.69 83.12%差异 正面 4.05 -2.76%背面 -5.53 Ø 对 于 多 主 栅 三 角 焊 带 组 件 功 率 ， 三 角 底 角 在 65° 左 右 光 学 增 益 最 佳 ；Ø 采 用 7BB三 角 焊 带 组 件 设 计 ， 三 角 焊 带 边 长 在 600微 米 左 右 后 功 率 增 益 不 明 显 。 多主栅半片组件功率优化q 功 率 提 升 模 拟 研 究 Ø 常规焊带5栅组件和三角焊带7栅组件，半片比整片组件功率提升6W以上，模拟中忽略了半片电池的切割损伤造成的效率损耗。Ø 对于12栅半片电池组件，与其对应的整片电池组件类似的，存在一个焊带直径的最优值，且半片组件焊带的最优值低于整片组件的。多主栅半片组件功率优化q 理论模拟 Vmp (V) Imp (A) Voc (V) Isc (A) FF Power (W) Cell Rs total Power gain(W)5BB常规焊带 整片 31.587 8.625 38.165 9.158 0.779 272.44 0.4121 6.48半片 32.101 8.689 38.174 9.207 0.794 278.92 0.1395 7BB三角焊带 整片 31.528 8.782 38.195 9.326 0.777 276.90 0.214 6.84半片 32.129 4.416 38.200 4.678 0.794 283.74 0.130 12BB圆形焊带 整片 32.215 8.736 38.182 9.254 0.796 281.42 0.0836 3.07半片 32.316 4.402 38.194 4.661 0.799 284.49 0.0330 多主栅半片组件功率优化q 实际验证-七 栅 组 件 Voc(V) Isc(A) Mpmax(W) FF Vpm(V) Ipm(A)38.083 9.128 265.096 76.26% 30.771 8.615整 片 三 角 18.5 38.07 9.425 279.123 77.79% 31.307 8.916半 片 三 角 18.5 38 9.429 283.758 79.19% 31.78 8.9294.635 整 片 平 带 18.6 38.065 9.335 273.027 76.83% 30.928 8.828半 片 三 角 18.6 38.087 9.467 286.357 79.42% 31.921 8.97113.33 整 片 平 带 18.7 38.166 9.341 273.92 76.83% 31.031 8.827整 片 三 角 18.7 38.146 9.467 281.697 78.01% 31.463 8.953半 片 平 带 18.7 38.114 9.393 282.663 78.95% 31.813 8.885半 片 三 角 18.7 38.134 9.456 286.901 79.56% 31.982 8.97113Ø 七 栅 半 片 三 角 焊 带 比 七 栅 整 片 平 焊 带 组 件 功 率 提 升 约 13W， 功 率 提 升 比 例 约 4.74%。 Ø 12BB组 件 的 光 生 电 流 在 较 大 角 度 范 围 内 均 高 于 常 规 5BB组 件 ， 两 者 的 IAM值 曲 线 相 近 ；Ø 七 主 栅 三 角 焊 带 组 件 ， 入 射 光 在 40° -50° ， 单 瓦 发 电 量 有 所 降 低 。 多主栅组件IAM模拟研究纵向安装 Ø 12BB和 7BB三 角 组 件 光 生 电 流 在 较 大 角 度 范 围 内 均 高 于 常 规 5BB组 件 ， 三 者 的 IAM值 曲 线 相 近 。 多主栅组件IAM模拟研究横向安装 总结 多主栅组件技术路线q 相比五栅电池组件，多晶12栅组件功率提升6-8W，n型单晶12栅组件功率8-10W；q 多主栅+半片设计，优选焊带尺寸、主栅数量等，多晶组件功率提升10W，n型单晶组件功率提升15W, 结合镀釉玻璃12栅半片n型电池组件可以实现20W功率提升；q 多主栅三角焊带+半片设计多晶组件功率提升13W，后续可进一步优化至15W;q 模拟圆形焊带多主栅组件与常规组件无论是横向还是竖向安装IAM表现相当，只有7BB三角焊带在50°角度方向IAM表现稍差，但是整体模拟发电量结果差异很小。 谢 谢 !