光伏组件测试等问题汇总

太阳电池组件测量时的二极管问题及解决方案
在我们公司的165W组件（6×12）设计中采用了24片电池串并联一个型号为P600D（正向电流6A，正向电压为0.9V）的整流二极管，用来消除组件的热斑效应。因为165W组件的组件共有72电池片串联，所以每一块组件中并联了3个P600D这样的整流二极管。但由于组件电池串之间的不均匀和模拟光的不均匀，会造成测量中IV曲线的台阶现象。
这是因为组件中每一个电池的IV曲线都不同，假设3串24片电池串电流各不相同，I1>I2>I3，如图所示（I1为流过1号电池串的电流，I2为流过2号电池串的电流，I3为流过3号电池串的电流）：
― I1 I2 I3 ＋
I1’=0 I2’=I1-I2 I3’=I1-I3
最终的IV曲线就是三段IV曲线沿电压轴叠加。尽管各电池串的电流不同，但由于有并联旁路二极管分流，上面组件IV曲线的在0-35V时近似为三段电流值较平的恒流源叠加，在35-45V时表现为一个恒压源。
一般来说，模拟光的不均匀度较小时，光源引起的电流的不均匀性就要小。这就要求采用均匀度级别较高的模拟光源（A级+/-2%，B级+/-5%，C级+/-10%）。
通过使用10W标准组件来测量组件测试仪的光强不均匀度，发现西安交大和上海交大的组件测试仪的光强不均匀度均在+/-5%以内，应该为B级模拟光源。但在上海交大的组件测试仪上测量时，发现在光照面中间偏右处测量时IV曲线有台阶（用于测量的10W标准组件没有连接旁路二极管）。
而因电池串间不均匀引起的台阶现象，可通过比较每片电池片的测量结果中短路电流Isc和定电压点电流值Iv（V=0.495V），选出结果相近的电池片。或者定Iv和Rsh值分选，通过这样的分选方法可以很大程度上减少由于电池串的不均匀引起的台阶现象。最终要通过电池片的生产工艺来控制Iv和Isc的离散性，提高电池串的均匀性，最终达到提高组件FF的结果。
当单晶电池片以定电压点的电流值Iv(V=490mV)和Rsh> 15 ohm来分档；多晶电池片以Eff和Rsh >15 ohm来分档时，分别做了一批电池片，发现组件的IV曲线的台阶现象有所减少，单晶组件的FF增加，结果如下：
1． 对单晶硅来说，组件的FF的平均值从73.5%（以定电压点的电流值Iv(V=490mV)和Rsh> 6 ohm来分档）上升到74.77%（85个组件，在德国的测试仪上测量）和76.45%（25个组件，在上海的测试仪上测量）；
2． 对多晶硅来说，组件的FF变化不大。
当单晶电池片以定电压点的电流值Iv(V=490mV)和Rsh> 20 ohm来分档时，IV曲线的台阶现象消失，FF平均值为75.49%，结果下图所示（该批组件是为IEC测量用的，共6片）：

但把Rsh从6 ohm提高到15 ohm及20 ohm时，会增加J档片比例。以该批单晶硅电池的数据来看，由于Rsh引起的J档片比例的变化如下（以Rsh <= 15ohm，及Iv来分档时，J档片的比例为：27%）：
Rsh(ohm) 在整批中的比例
<=6 10.6%　
<=15 24%
<=20 30%
现在的主要问题是提高生产线上电池片的Rsh 值，降低由于J档片分档标准（Rsh从6 ohm到20 ohm）提高引起的J档片比例增加。
串并联电阻

图中RS即为串联电阻：包括电池的体电阻、表面电阻、电极电阻、电极与硅表接触电阻等
Rsh为旁漏电阻即为并联电阻，为硅片边缘不清洁及内部缺陷引起
RS很小，Rsh很大 理想情况下可以忽略，Ish很小
串并联电阻对填充因子（FF）影响很大，串联电阻Rs越高，填充电流下降越多，填充因子减少的越多，并联电阻减少的越多效果相同。
组件测试曲线异常分析
太阳电池组件由于某些原因，功率达不到预期值，甚至比预期值小许多，测试曲线会表现的比较差。为便于查找其原因，本节对差曲线进行统计归类，并通过工艺经验找到其对应原因。
3.3.1 差曲线问题
如图 15
1. 曲线 1 处出了问题，如有台阶，则是二极管的问题，基本对组件质量影响不大。1 处有起伏，而非缓慢下降，则是电流分档问题，此组件中混有电流档偏低或偏高的电池片。
2. 曲线 2 处出了问题，拐弯处略显直角，则是因为组件中有隐裂片，操作过程中产生。如果是有两次或三次大转折，则是因为组件中有小裂片。
3. 曲线 3 处出了问题，平滑下降中有拱起，则是因为电压分档不均。
组件效率
一、 电池片的面积：

Poly 156×156
面积：24332平方毫米
Mono125×125----R165
面积：15483平方毫米
Mono125×125----R150
面积：14858平方毫米

二、 组件功率计算：
例如：175W 1580×808×35mm 72pcs 16.8%电池片，组件理论功率计算如下：
1、125×125-R150 电池片：
组件有效电池片面积：
14858 mm2（单片面积）×72 片（电池片数）=1069776 mm2=1.069776 m2
组件电池片标准光强（1000w/ m2）下，效率为16.8%电池片产生功率：
1.069776×1000×16.8%=179.72w
由于玻璃及EVA 的透光率为90%左右，且存在焊接电阻损耗和接线盒损耗，故封装效率按照97%计算：
179.72×97%=174.33w
故125×125-R150 电池片16.8%电池片可做175w 组件，存在正负公差。
组件效率计算：
组件面积为：1580×808=1276640 mm2=1.17664 m2
标准光强下应产生功率：1.17664 m2×1000W/m2=1176.64W
实际为175W,故组件效率为：175W/1176.64=14.87%
电池片效率与组件效率原则上没有直接的关系，电池片排版的有效面积与组件面积的比值即为组件效率，直接决定于有效面积大小，比如125-R150 的无效面积要比125-R165 无效面积大，存在排版圆角。单晶的无效面积比多晶的大。