王麗婷， 劉海濤， 王守志

(中節(jié)能太陽能科技(鎮(zhèn)江)有限公司 設計部，江蘇 鎮(zhèn)江 212132)

多晶硅太陽能電池工藝影響組件功率研究

王麗婷， 劉海濤， 王守志

(中節(jié)能太陽能科技(鎮(zhèn)江)有限公司 設計部，江蘇 鎮(zhèn)江 212132)

多晶硅太陽能電池制絨工藝差異對組件功率有一定的影響.通過對相同功率但不同反射率電池片用普通EVA制備成的組件功率增益差異的對比知，隨著電池片反射率的不斷增加，組件的功率逐漸增加；通過對相同功率但不同反射率電池片用高透EVA代替普通EVA制備成的組件功率增益差異的對比知，當太陽能電池片反射率為4.5 %時，用高透EVA代替普通EVA制備成組件的功率增益最大.

多晶硅；太陽能；電池；反射率；組件功率；EVA

當前，能源枯竭和環(huán)境污染的日益嚴重阻礙了人類社會的可持續(xù)發(fā)展，因此，發(fā)展可再生能源和各種綠色能源受到了越來越多的重視[1-2].其中，太陽能是符合條件的能源之一.近年來，能夠將太陽能轉化為電能的太陽能光伏發(fā)電技術得到了快速的發(fā)展與提高，太陽能電池在能源需求中所占的比例也迅速增加[3-4].而在太陽能光伏發(fā)電產業(yè)中，所面臨的重大問題之一是如何提高太陽能組件的功率.雖然采用新設備和新技術能夠顯著地提高太陽能組件的功率，但投資偏大，風險較高，例如，太陽能電池新工藝——N型電池片的生產技術，新增加的擴散、刻蝕和鍍膜等設備，N型硅片自身的成本等，因此，短期內不具備市場優(yōu)勢[5].同時，對現有高成本設備的放棄也勢必會造成巨大的浪費[6-7].因此，在現有設備和工藝的基礎上開展可提高太陽能組件功率技術的研究具有重要的現實意義.本文主要研究如何從電池的工藝改善方面來提高常規(guī)生產線制備的組件的功率.

1 試驗

1.1 試驗材料及儀器

1.1.1 材料

試驗選用市場在售硅片，面積為156×156 mm2，電阻率為1×10-2Ω·m～3×10-2Ω·m，厚度為200 μm±20 μm.斯威克廠家普通EVA(封裝膠膜，乙烯和醋酸乙烯酯嵌段共聚物)，折射率1.47，紫外透光區(qū)λ> 360 nm；海優(yōu)威廠家高透EVA，折射率1.47，紫外透光區(qū)λ>240 nm.

1.1.2 儀器

RENA制絨機、奧林巴斯顯微鏡、D8積分式反射率測試儀(型號D8-5)、光譜響應測試系統(tǒng)(型號QE-R3011)、HALM電池電性能測試儀、PASSON組件電性能檢測儀.

1.2 試驗方案

原始多晶硅片的表面有一定的花紋，這些花紋代表了多晶硅的晶粒大小.由于多晶鑄錠在制備過程中晶粒生長不均勻，因此同一鑄錠不同位置的晶粒不統(tǒng)一，多晶硅片晶粒的大小會影響電池片的效率.因此，試驗硅片需要根據花紋進行分類，以保證試驗的準確性和統(tǒng)一性.

選取同一型號的多晶硅片8000片，按照硅片表面的花紋進行分組，分別為A，B，C，D共4組硅片，并確保4組硅片中的每一組的花紋基本相同.將4組已挑選好的多晶硅片在同一機臺的酸腐蝕溶液中進行制絨，通過調節(jié)制絨槽的藥液比例、溫度、反應時間，使電池片的減重控制在0.30 g～0.38 g.在試驗過程中，除絨面反射率不同外，其余的生產設備、生產工藝和配方、各工序工藝控制標準均相同.電池片主要制備過程為：原始硅片分選→RENA制絨機進行酸腐蝕制作絨面→用CT熱擴散爐進行擴散形成P-N結→用RENA刻蝕機去除硅片表面磷硅玻璃和硅片邊緣的P-N結→用管式等離子氣相沉積爐進行減反射膜的制備→用絲網印刷機進行絲網印刷→用HALM電池電性能測試儀進行電池片分選.用D8積分式反射率測試儀檢測電池片的反射率，挑選出4種不同反射率的電池片各1200片，電池片反射率分別為4.0%，4.5%，5.0%和5.5%.用奧林巴斯顯微鏡觀察4種不同反射率電池片的微觀形貌.用光譜響應測試系統(tǒng)檢測4種不同反射率電池片對全波段光的吸收情況.將每種反射率的電池片分為兩組進行試驗.試驗組選取每種反射率電池片600片，使用高透EVA，在常規(guī)生產線制備出組件10塊；對照組選取每種反射率電池片600片，使用普通EVA，在常規(guī)生產線制備出組件10塊.以上兩組組件試驗制備過程除EVA材料不同外，其余的組件生產設備、生產工藝和材料及各工序工藝控制標準均相同.主要工藝過程為：電池片分選→用GOROSABEL全自動串焊機將單片電池片焊接成電池串，并排版成電池組→按玻璃、EVA、電池組、EVA、隔離背板的順序依次敷設→利用光伏發(fā)電對電池組件進行缺陷檢測→將已敷設的電池組在光電層壓機上進行層壓→利用光伏發(fā)電對電池組件進行缺陷檢測→用鋁邊框和硅樹脂進行裝框和密封→用PASSON電性能檢測儀測試組件功率.

通過試驗來對比4種不同反射率電池片使用普通EVA制備成組件的功率差異，以及對比不同反射率電池片對組件使用高透EVA代替普通EVA后的功率增益差異.

2 試驗結果與討論

試驗通過調節(jié)制絨工序使用的酸腐蝕溶液中HF與HNO3的比例，制備出相同功率但不同反射率的多晶硅電池片，4種不同反射率電池片的形貌如圖1所示，其中圖1(a)、圖1(b)、圖1(c)、圖1(d)分別對應絨面反射率為4.0 %，4.5 %，5.0 %和5.5 %.可以看出，隨著電池片絨面反射率的增加，絨面的腐蝕坑逐漸變大；當電池片絨面反射率為4.0 %時，絨面就會出現較大的溝壑，且絨面的腐蝕坑不均勻.

(a)反射率4 .0% (b)反射率4.5 %

(c)反射率5.0% (d)反射率5.5 %

用光譜響應測試系統(tǒng)對4種不同反射率的電池片進行全波段光響應測試，測試結果如圖2所示.從圖中可以看出，在小于360 nm的光譜范圍內，反射率為4.5 %的電池片的光譜短波響應最好；反射率大于4.5 %的電池片，隨著反射率的增加，光譜短波響應逐漸減弱；反射率小于4.5 %的電池片，光譜短波響應較差.在大于360 nm的光譜范圍內，隨反射率逐漸增加，光譜響應逐漸增強.

圖2 不同反射率電池片的光譜響應測試圖

普通EVA對波長小于360 nm的太陽光是截止的，而高透EVA則可吸收波長大于240 nm的太陽光，如圖3所示.用高透EVA制備的組件，可增加電池片對短波光的吸收，因此，不同類型電池片對短波光吸收的程度直接影響組件使用高透EVA代替普通EVA的組件功率的提升程度.

圖3 高透EVA與普通EVA對

對比了常規(guī)電池片制絨工藝制備的4種不同反射率電池片用普通EVA在常規(guī)生產線制備成的組件功率的差異，結果如圖4所示.從圖4可以看出，隨著多晶硅電池片反射率的逐漸增加，組件功率也逐漸增加.這種變化的原因是，電池片反射率越大，在400nm～600nm波段的光譜響應越好.

圖4 不同反射率的電池片對組件功率的影響

4種不同反射率電池片分別使用高透EVA和普通EVA制備成組件的功率結果如圖5所示.從圖5可以看出，當電池片反射率為4.5%時，用高透EVA代替普通EVA制備組件的功率增益最大；當電池片反射率大于4.5%時，隨著電池片反射率的增加，用高透EVA代替普通EVA制備的組件的功率增益逐漸降低；當電池片絨面反射率小于4.5%時，使用普通EVA和高透EVA對應組件的功率均較低.這種變化的原因是，反射率為4.5%的電池片的短波響應最佳，而高透EVA對短波段光的透光率較好，因而反射率為4.5%的電池片用高透EVA代替普通EVA制備的組件的功率增益最大.

圖5 使用高透EVA與普通EVA的

由上述分析知，在常規(guī)生產線用普通EVA制備成的組件功率受多晶硅電池片反射率的影響，相同功率的電池片反射率為4.0%～5.5%；隨著電池片反射率的增加，組件的功率逐漸增加.多晶硅電池片的反射率差異對組件用高透EVA代替普通EVA制備成的組件的功率增益存在影響.當電池片反射率為4.5 %時，用高透EVA代替普通EVA制備組件產生的功率增益達到最大；當電池片反射率小于4.5 %時，全光譜響應均較差，因此，用高透EVA和普通EVA制備的組件功率均相對較差；當電池片反射率大于4.5 %時，隨著電池片反射率的逐漸增加，用高透EVA代替普通EVA制備組件的功率增益逐漸降低.

3 結論

相同功率但不同反射率的多晶硅電池片，用普通EVA在組件常規(guī)生產線制備成組件，其組件的功率存在差異，隨著電池片反射率的逐漸增加，組件功率也逐漸增加.相同功率但不同反射率的多晶硅電池片，用高透EVA代替普通EVA在常規(guī)生產線制備成組件的功率增益并不相同.當電池片反射率為4.5 %時，組件的功率增益達到最大值；當電池片反射率大于4.5 %時，隨著反射率的不斷增加，組件功率增益逐漸減?。划旊姵仄瓷渎市∮?.5 %時，組件功率增益減小.

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Technologicalinfluencesofmulti-crystallinesiliconsolarcellsuponmodulepowers

WANG Li-ting, LIU Hai-tao, WANG Shou-zhi

(Department of Design, CECEP Solar Energy Technology (Zhenjiang) Limited Company, Zhenjiang, Jiangsu 212132, China)

The differed texturing processes of multi-crystalline silicon solar cells may yield influences upon module powers, which is compared with the power differences of modules made from different reflectivity and same power cells with ordinary EVA. Result shows that with continuous increase of the reflectivity of solar cells, the power of module gradually increases. Meanwhile, the gained difference of power of modules from the different reflectivity and same power cells is compared with high transmittance EVA in stead of ordinary EVA. When the value is 4.5 %, the module power will gain most from components.

multi-crystalline silicon; solar energy; cells; reflectivity; module; power; EVA

2017-09-18

王麗婷(1987-)，女，河北石家莊人，中節(jié)能太陽能科技(鎮(zhèn)江)有限公司工程師，研究方向：光伏材料.

1009-4873(2017)06-0006-04

TM914.4

A

金欣