太阳电池组件测试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。如下图所示:

 

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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):

 

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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):

 

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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。



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