太陽電池組件測(cè)量時(shí)的二極管問題及解決方案

1、光伏組件測(cè)試等問題匯總太陽電池組件測(cè)量時(shí)的二極管問題及解決方案在我們公司的165W組件（612）設(shè)計(jì)中采用了24片電池串并聯(lián)一個(gè)型號(hào)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)?65W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(gè)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(huì)造成測(cè)量中IV曲線的臺(tái)階現(xiàn)象。如下圖所示：這是因?yàn)榻M件中每一個(gè)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(hào)電池串的電流，I2為流過2號(hào)電池串的電流，I3為流過3號(hào)電池串的電流）：213 I

2、1 I2 I3 I1=0 I2=I1-I2 I3=I1-I3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(shí)近似為三段電流值較平的恒流源疊加，在35-45V時(shí)表現(xiàn)為一個(gè)恒壓源。一般來說，模擬光的不均勻度較小時(shí)，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(jí)別較高的模擬光源（A級(jí)+/-2%，B級(jí)+/-5%，C級(jí)+/-10%）。通過使用10W標(biāo)準(zhǔn)組件來測(cè)量組件測(cè)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(cè)試儀的光強(qiáng)不均勻度均在+/-5%以內(nèi)，應(yīng)該為B級(jí)模擬光源。但在上海交大的組件測(cè)試儀上測(cè)量時(shí)，發(fā)現(xiàn)在光照面

3、中間偏右處測(cè)量時(shí)IV曲線有臺(tái)階（用于測(cè)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(tái)階現(xiàn)象，可通過比較每片電池片的測(cè)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(tái)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)和Rsh 15 ohm來分檔；多晶電池片以Eff和Rsh 15 ohm來分檔時(shí)，分別做了一批電池片，發(fā)現(xiàn)組件的IV曲線的臺(tái)階現(xiàn)

4、象有所減少，單晶組件的FF增加，結(jié)果如下：1 對(duì)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(gè)組件，在德國的測(cè)試儀上測(cè)量）和76.45%（25個(gè)組件，在上海的測(cè)試儀上測(cè)量）；2 對(duì)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(shí)，IV曲線的臺(tái)階現(xiàn)象消失，F(xiàn)F平均值為75.49%，結(jié)果下圖所示（該批組件是為IEC測(cè)量用的，共6片）：但把Rsh從6 ohm提高到15 ohm及20 ohm時(shí)，會(huì)增加J檔片比例。以該批單晶硅電池的數(shù)據(jù)來看，由于R

5、sh引起的J檔片比例的變化如下（以Rsh = 15ohm，及Iv來分檔時(shí)，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(duì)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)

6、電阻減少的越多效果相同。組件測(cè)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(cè)試曲線會(huì)表現(xiàn)的比較差。為便于查找其原因，本節(jié)對(duì)差曲線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸類，并通過工藝經(jīng)驗(yàn)找到其對(duì)應(yīng)原因。3.3.1 差曲線問題如圖 151. 曲線 1 處出了問題，如有臺(tái)階，則是二極管的問題，基本對(duì)組件質(zhì)量影響不大。1 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

7、均。組件效率一、 電池片的面積：Poly 156156面積：24332平方毫米Mono125125-R165面積：15483平方毫米Mono125125-R150面積：14858平方毫米二、 組件功率計(jì)算：例如：175W 158080835mm 72pcs 16.8%電池片，組件理論功率計(jì)算如下：1、125125-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：1.069776100016.8%=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(jì)算：179.7297%=174.33w故125125-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(jì)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 m21000W/m2=1176.64W實(shí)際為175W,故組件效率為：175W/1176