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光伏组件的遮挡对半片组件和常规组件功率对比PK

发布时间:2019-11-04 08:04内容来源:网络整理 点击:

  摘要:半片技术是降低组件封装损失、提高组件功率的有效途径。本文从半片电池组件功率提升和电池片阴影遮挡两方面进行研究。实验对比了144半片多晶组件与72片整片组件的电参数差异。实验表明,同效率电池制作的半片组件较常规整片组件功率高9W,Imax和Isc分别增加1.16%和1.32%。本文进一步研究了阴影遮挡对半片组件电性能的影响。半片电池组件和整片电池组件遮挡同样面积电池片,半片电池组件功率损失低于整片电池组件,当电池片的遮挡面积达到半片电池片的90%左右时,半片电池组件Vmax变为没有遮挡时的2/3左右。

  0引言

  近年来,光伏技术发展迅速、应用范围广,市场对高功率组件的需求量也日益增加,降低组件封装损失、提高组件输出功率已成为国内外组件厂商研究的趋势。其中半片技术是一种通过减小电池片尺寸,降低串阻损耗来提高组件功率的技术。通过将标准规格电池片激光切割为尺寸相等的两个半片电池片,可将通过每根主栅的电流降低为原来的1/2,内部损耗降低为整片电池的1/4,进而提升组件功率。目前挪威REC、日本三菱(Mistubish)、德国博世(Boschsolar)都已经研发了半片组件产品。

  SCHNEIDER等[1]采用四点弯曲法测试半片和整片电池的机械性能,结果表明半片电池片比整片电池具有更良好的机械性能,实验验证了144半片组件比72常规整片组件功率提升5%。HANIFI等[2]通过模拟和试验验证了半片组件在电池片阴影遮挡时的性能,实验表明阴影遮挡下半片组件比整片组件具有更好的性能。MALIK等[3]对比研究了半片组件和整片组件户外发电量差异,实验结果表明,半片组件电站比整片组件月发电量高1.9%~3.9%,且辐照度高的时候发电量增益大[1-5]。

  目前从半片组件电路设计方面对电池片在阴影遮挡的实验研究较少,本文从半片电池组件功率提升和电池片阴影遮挡两方面进行研究。实验对比了144半片多晶组件与72片整片组件的电参数差异。考虑到半片组件串并联的设计,并进一步对比了不同电池片遮挡条件下144半片多晶组件与72片整片组件的电参数差异。 

  1实验部分

  1.1半片组件产品设计

  半片组件内部结构设计包括串联结构和并联–串联结构、串联–并联结构,常规组件通常采用串联结构,由于半片电池片划片后电流减半,电压不变,所以如果使用串联结构进行组件设计,组件电压是常规组件的一倍,增加系统成本。本实验采用144个半片组件的并联.串联电路设计,如图1所示。

  1.2  实验样品及仪器

  本实验所有组件使用的电池片均为相同效率的五栅P型多晶晶体硅太阳能电池,光伏组件采用相同厂家相同规格的钢化玻璃、常规EVA材料和TPE结构的背板进行封装。半片电池组件采用三分体接线盒,采用的光伏焊带均为常规表面结构的焊带,焊带规格为0.25mm×1.0mm(厚度为0.25mm,宽度为1.0mm)。

  光伏组件功率测试设备为Pasan太阳能模拟器;检验组件内部电池片隐裂设备为德国Ophelms公司的OPT200A型EL测试仪。

  基于不同串并联结构,相同材料匹配分别制作72片整片组件和144半片多晶组件,每种类型制备2块组件,具体样品类型及数量见表1。

  1.3实验内容

  实验一:测试2块72片多晶整片组件和2块144片多晶半片组件的EL及电参数,并进行对比分析。

  实验二:基于P型多晶太阳能电池片,分别选取整片组件样品a-1和半片组件样品b-1进行电池片遮挡实验,遮挡前组件样品根据现行IEC61215标准中初始稳定性测试要求进行>20kW·h/m2光照的初始稳定性处理,遮挡材料为非透光材料。根据不同二极管所保护的电池片数量及位置不同,电池片遮挡示意图如图2所示,整片电池组件和半片电池组件分别进行A、B、C三种情况遮挡,共计遮挡6次,将遮挡后的组件放置于Pasan太阳能模拟器进行功率测试,并对比整片组件和半片组件电参数变化情况。

  实验三:为了验证半片组件不同遮挡面积时的组件电参数,将半片电池组件中一片电池片分别遮挡电池面积的50%、60%、70%、80%、90%,放置于Pasan太阳能模拟器,测试电参数差异。电池片不同面积遮挡图如图3所示。

  2结果与讨论

  2.1电参数对比分析

  实验样品的EL图如图4所示,所有组件样品外观完好,无电池片隐裂或电池缺陷。半片组件和整片组件电参数如表2所示。从表中可以看出,同效率电池制作的半片组件较常规整片组件功率提高9W,Imax和Isc分别增加1.16%和1.32%。分析其原因,影响太阳能电池组件功率重要的指标是封装损失,封装损失主要取决于封装材料的串联电阻损失和光学损失,焊带的串联电阻是造成功率损失的主要原因,而封装材料的反射、吸收以及彼此间光学匹配性能的改善使其能够起到功率增益的效果[2]。将标准规格电池片激光切割为尺寸相等的两个半片电池片,可将通过每根主栅的电流降低为原来的1/2,内部损耗降低为整片电池的1/4,同时半片组件层压后,片间距留白区域增多,实验中半片组件比整片组件片间空隙增加了9.5cm2,增加了光线对电池片的受光量,同时减少了光学损失。

  2.2遮挡实验对比分析

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