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多主栅组件的发电能力分析

光伏电池组件  来源:智汇光伏    2019/7/10 9:09:55  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:多主栅(MBB)技术通过提高电池的受光量、降低组件串联电阻可使晶硅组件功率提升约5W(相对5主栅),另一方面该技术还可以节省部分银浆耗量从而降低电池成本,因此随着多主栅设备成熟度的提升,2019年业内新增了不少多主栅组件产能。但是基于对多主栅组件功率增益的两方面原理分析,就会发现该技术带来的组件发电量的增加会低于测试功率的增加,因此在客户端的价值并不高。

在标准测试条件(辐照量为1000W/m2)MBB功率增益主要来自两个方面:电学增益-多主栅缩短细栅线电流传输距离,降低串联电阻Rs,进而降低电阻损耗;光学增益-增加了入射角0°时的电池受光量。而在实际环境中,辐照量往往低于1000W/m2,入射角也不断在变化,因此多主栅组件的发电能力就与其弱光发电性能及不同入射角下的发电表现(用IAM:Incidene angle modifier值衡量)有关。根据理论分析,多主栅组件在这两方面是相对较差的:

弱光发电能力分析

为表征组件的低辐照性能,我们定义PR值:即组件在200W/m2的归一化功率与1000W/m2的归一化功率的比值。

360截图17001015478238.jpg

根据理论推导可发现PR与组件串联电阻Rs、并联电阻Rsh的关系:

360截图17001015478238.jpg

分析以上公式可发现并联电阻增大、串联电阻提高均有利于组件弱光性能的提升。而并联电阻主要与电池结构有关,如单晶PERC电池由于更高的并联电阻因而弱光发电能力优于多晶组件。但对于同类型电池,且并联电阻大于400W时,并联电阻对弱光性能的影响则较小。此时串联电阻的影响则非常显著,如下图的理论与实验分析显示:Rs每降低0.1Ω,PR降低2%。因此可以定性判断多主栅组件弱光发电性能较差。

360截图17001015478238.jpg

360截图17001015478238.jpg

再做定量分析:

使用Matlab中的Simulink工具建立单二极管模型,模拟了5栅与12栅组件在不同温度下(10℃,25℃,50℃和75℃)和不同辐照度下(100W/m2~1000W/m2)的发电情况。多主栅组件因为串联电阻较低,在100、200W/m2的辐照时,输出功率比5栅组件低2%以上。

360截图17001015478238.jpg

不同入射角下的发电分析

多主栅组件的光学增益受太阳入射角影响较大,光直射时增益最大,斜入射时由于多主栅组件使用的圆焊带直径大于5主栅组件焊带的厚度,圆焊带阴影对电池的遮挡大于扁焊带,因此多主栅组件的IAM性能略弱于常规5栅组件。下图为使用FDTD solutions模拟的应用不同主栅技术组件的IAM曲线,印证了多主栅组件IAM略差的结论。将该IAM信息带入PVsyst模拟中国南方某地的全年发电量,结果显示多主栅光学增益提升的1W功率中,0.88W是在实际发电中可以体现出来的有效功率(计算结果针对该地区,纬度更高的地区有效功率会略低于0.88W)。

360截图17001015478238.jpg

结语

综合以上分析,串联电阻较低是导致多主栅组件发电增益不及功率增益的主要原因,IAM因素是次要原因。建议制造企业考虑布局多主栅组件产能时先通过实证电站评估其实际发电能力。

原标题:多主栅组件的发电能力分析

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