光伏焊带表面结构优化设计

光伏光伏光伏光伏焊带焊带焊带焊带表面表面表面表面结结结结构构构构设计设计设计设计的的的的优优优优化研究化研究化研究化研究 Research on optimization for structure of PV ribbon 郑炯Jiong Zheng 英利能源（中国）有限公司YingLiEnergy (China) Co., Ltd 1 1 光伏焊带表面优化的方向Optimization for structure of PV ribbon 目录 Content 2 优化设计的软件模拟计算优化设计的软件模拟计算Software simulation 3 IAM因素的影响IAM factor 光伏焊带表面优化的方向 Optimization for structure of PV ribbon 电池到组件封装过程中的损耗和增益电池到组件封装过程中的损耗和增益 Losses and gains from cell to module Goal Losses Gains SmartCalc.CTM 光伏焊带表面优化的方向 Optimization for structure of PV ribbon Losses circle6 因为焊带表面优化主要是通过反光实 现的 ，分析方法类似 ，故下面分析中 以角度复杂的反光焊带为例子说明 。 优化设计的软件模拟计算 Software simulation 影响焊带表面光学增益的因素影响焊带表面光学增益的因素 Factors afecting optical gains Surface scattering Losses ains 夹角夹角夹角夹角 Ɵ Angle of groove Number of groove 优化设计的软件模拟计算 Software simulation 影响焊带表面光学增益的因素影响焊带表面光学增益的因素 -散射散射 Factors afecting optical gains - Scattering 275.877 278.326 277.813 276.973 276.629 276.036 276 278 280 6 0 c e l l m o d u e l p o w e r （ （ （ （ W ） ） ） ） Lambertianfraction： 朗伯反射分量 ，是以朗伯模型为基础 ，表 示材料表面对光的散射程度 ，用符号 Λ表示 ， 范围从 0到 1。 Λ=1， 表面为理想朗伯反射 ains 272.299 272.750 273.584 274.586 275.022 275.356 270 272 274 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 6 0 c e l l m o d u e l p o w e r Lambertian fraction 常规焊带 反光焊带 Flat ribbon Grooved ribbon ， 范围从 到 。 ， 表面为理想朗伯反射 体（理想漫反射体 ）， Λ=0，表面为完全镜 面反射体 。 焊带表面的散射分量对组件功率有一定影 响，散射对平焊带有利 ，而镜面反射对反 光焊带有利 。基于常规的锡层材料 ，该系 数一般设为 0.2。 优化设计的软件模拟计算 Software simulation 影响焊带表面光学增益的因素影响焊带表面光学增益的因素 –夹角夹角 Factors afecting optical gains -Angle 参数设定 ：保持反光焊带的宽度和厚度保持 不变 ，设定角度由 80° ~180°变化 。 ains结果 ： V型沟槽的夹角在 120° -136°范围时 ，组件功率维持在小范围内波动 。 同时考虑到电池片焊接过程中 ，存在部分锡 层焊料融化填充沟槽的现场 ，故 V型沟槽夹角 一般设定在 120° 优化设计的软件模拟计算 Software simulation 影响焊带表面光学增益的因素影响焊带表面光学增益的因素 –沟槽数量沟槽数量 Factors afecting optical gains –Number of groove 277.0 278.0 279.0 6 0 c e l l m o d u l e p o w e r ( W ) 参数设定 ：保持 V型沟槽夹角角度相 同，改变沟槽的数量 ；改变 V型沟槽 ains 273.0 274.0 275.0 276.0 3 4 5 6 7 8 9 6 0 c e l l m o d u l e p o w e r ( W ) Number of groove 140° 138° 136° 136° 132° 128° 124° 120° 116° 112° 108° 夹角 ，重复观察不同角度设定时 ， 沟槽数量对组件功率的影响 。 结果 ：反光焊带表面 V型沟槽的角度 对组件功率影响显著 ，当角度一定 时，沟槽的数量的变化对组件功率 影响很小 。 IAM因素 的影响 IAM factor 入射角修正系数 （入射角修正系数 （ IAM ）问题的现象）问题的现象 IAM value fator 焊带表面优化技术带来 Surface scatteringhead2right设计是按太阳光垂 直入射组件考虑的 ， 实际每天太阳光线与 ains 焊带表面优化技术带来 了组件发电效率的提升 ； 这一定会转化为电站收 益吗 ？ 实际每天太阳光线与 组件夹角时时在变 。 head2right不同经纬度的太阳 高度角也不相同 。 circle6 所以 ，需要模拟计算反光焊带组件在不 同地理位置的全年发电量情况 。 IAM因素 的影响 IAM factor 入射角修正系数 （入射角修正系数 （ IAM ）的计算）的计算 IAM value fator Surface scattering Incent angle(°) IAM-Flat ribbon-Horizontal installation IAM-Grooved ribbon-Horizontal installation IAM-Flat ribbon- Longitudinal Installation IAM-Grooved ribbon- Longitudinal Installation 0 1.000 1.000 1.000 1.000 10 1.000 1.000 0.999 0.999 20 0.999 0.999 0.999 0.998 ains30 0.998 0.997 0.998 0.985 40 0.993 0.993 0.993 0.977 50 0.982 0.982 0.982 0.964 60 0.953 0.952 0.952 0.934 70 0.873 0.871 0.874 0.856 80 0.651 0.649 0.654 0.638 89 0.103 0.102 0.104 0.100 circle6 采用 Sun solve 软件分别计算平焊带和反光焊带组件在横向和纵向安 装方式下的 IAM数值 ，并将数值导入 PVsyst 软件进行模拟运算 。 IAM因素 的影响 IAM factor 发电量模拟计算发电量模拟计算 Generation simulation 焊带表面优化技术带来 Surface scattering head2right发电量的模拟分析分别选 取西宁 （中国 ），旧金山 （ 美国 ），悉尼 （澳大利亚 ） 和里约热内卢 （巴西 ）四个 ains 焊带表面优化技术带来 了组件发电效率的提升 ； 这一定会转化为电站收 益吗 ？ 地点 。 head2right采用当地最佳安装倾角 ;。 head2right安装组件类型和安装量相 同。 head2right组件安装方式分别设为横 向安装和纵向安装 circle6 对平焊带组件和反光焊带组件在不同安装地点的发电量进 行对比模拟分析 ；观察 不同地点 ，相对于平焊带组件 ，反 光焊带组件的发电量增益情况 。 IAM因素 的影响 IAM factor 发电量模拟计算发电量模拟计算 Generation simulation 西宁 Xining 西宁 Xining 西宁 Xining Flat ribbon + Horizontal installation Grooved ribbon + Horizontal installation Flat ribbon + Longitudinal Installation circle6 从中国西宁的发电量数据看 ，平焊带组件横向安装 、平焊带组件纵向 安装和反光焊带组件横向安装 ，这三种方式组件发电量几乎一样 ， IAM因素不会造成发电量收益的差异 。 circle6 其它三个地区 （旧金山 、悉尼 、里约热内卢 ）模拟结果类似 。 IAM因素 的影响 IAM factor 发电量模拟计算发电量模拟计算 Generation simulation Surface scattering 西宁 Xining 西宁 Xining Grooved ribbon + Horizontal installation Grooved ribbon + Longitudinal Installation circle6 西宁地区 ，反光焊带组件 ，纵向安装比横向安装 ，发电量收益减少 1.09%； circle6 其它旧金山 、悉尼 、里约热内卢地区 ，发电量收益减少量分别为 1.07%， 1.1%， 1.06%； IAM因素 的影响 IAM factor 发电量模拟计算发电量模拟计算 Generation simulation 模拟计算 ，反光焊带组件纵向安装会影响 1%， 是否说明该技术存在局限性 ？ circle6 为减少角度效应对反光焊带组件带来的功率波动 ，焊带 表面光学优化结构采用圆滑 V型结构 。 circle6 有文献对比模拟研究过夹角为 120°的典型 V型结构和圆 滑V型结构的焊带表面对不同角度入射光的光线收集效 果。发现正是这种圆滑的 V 型结构 ，降低了反光焊带受 入射光角度的影响 。 circle6 此外 ，焊带表面采用斜纹设计等 ，也能在一定程度降低 IAM的影响 。 典型 V型结构 圆滑 V型结构 多主栅组件技术路线square6光伏焊带表面结构的优化，呈现出V型、圆形、三角形等多种设计； square6 V型结构的反光焊带组件，V型沟槽夹角的设计对组件功率影响最大； square6焊带表面结构设计需要同时考虑组件的功率提升和对发电量的影响。 总结 焊带表面结构设计需要同时考虑组件的功率提升和对发电量的影响。 谢谢