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林洋光伏多主栅技术助力光伏平价上网
发表于:2018-04-18 08:58:55

 光伏行业进入一个高速发展状态,光伏组件及系统的成本持续下降并逐渐逼近传统能源发电成本,从硅料到组件及配套部件均将面临快速降价的市场压力,促使太阳能电池组件将不断向低成本方向发展,光伏市场应用也将呈现宽领域、多样化的趋势。

降低成本的途径主要有两方面:

(1)提升光伏组件性能,包括提升电池组件效率、系统发电量、组件可靠性。

(2)降低生产成本。

太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的半导体器件。其中金属化是太阳能电池生产工序中一个关键步骤,光生载流子必须通过金属化形成的导电电极才能获得有效收集,但是太阳能电池金属化对电池组件的光学和电学性能产生直接影响:

(1)光学性能影响,电池金属化覆盖在电池片表面,对电池片造成一定面积的光线遮挡,这直接影响太阳能电池和组件的短路电流。

(2)电学性能影响,为了形成良好的接触以及兼顾可焊接性,晶硅太阳能电池一般印刷银浆或掺铝银浆,电池金属化主要从金属细栅网格、半导体-金属接触电阻和二极管电阻几方面影响电学性能,组件端主要受焊带有效串联电阻影响。

所以,为了提升电池组件效率,应优化电池金属化电极以尽量减少遮挡和阻抗损失,而多主栅技术便是其中的有效途径。

电池片多主栅技术具有以下显著优势:

(1)缩短了电池片主栅之间的细栅长度,有效降低了细栅电阻,因此细栅宽度可以更窄。多主栅设计,主栅线数增多,明显减少光生电流传输至主栅线的路径(如图1所示),一般规格为156*156mm的5BB电池片电流的最大有效传输路径长度约15.6mm,相应12BB电池片的最大有效传输路径约3.5mm,下降75%以上。电流在细栅上的路径越短,消耗的功率就越小,相应组件整体功率输出就越高,同时可有效降低组件工作温度,提升光伏组件NOCT表现,组件长期发电性能好。另外,综合考虑效率和成本,细栅宽度和数量可进一步降低,达到降低银浆耗量同时也减小细栅遮挡面积的效果。


图1.12BB和5BB电池细栅上电流有效传输路径

(2)电池片主栅数量增加,电池片上电阻和电流分布更加均匀(如图2所示)。颜色越亮区域表示电阻值越高,颜色越暗的区域表示电阻值越低,可以看出主栅数越多,电阻值分布越低且越均匀,在每个主栅和焊带上流过的电流也会相应越低,从而降低焊带上的阻抗损失,同时主栅宽度设计可以更窄。同时,在组件端,相比传统5BB组件扁平焊带使用量,12BB组件亦可减少焊带总量的使用,从而进一步减少银浆、焊带耗量和电池片遮挡。


图2.电池片上串联电阻分布情况

(3)银浆消耗量的降低能显著降低成本。由于细栅和主栅优化,整体银浆耗量下降,12BB相比5BB银浆耗量至少可节省30%以上,而电池片银浆成本占非硅成本的50%以上,从而大大降低电池片及组件的生产成本。对于双面电池,多主栅电池组件银浆节省量更加显著。

责任编辑:肖舟

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