晶硅光伏组件的最佳设计技术

前言

晶体硅电池是光电转化的核心器件，但是由于单片电池片的电压、电流、功率有限，所以要将电池片串并联起来，使它具有满足用电设备和工业化用电要求的电压、电流、功率。但是，由于晶体硅电池物理脆性，容易碎裂，因此需要将电池片封装，做成组件进行保护。

晶硅光伏组件主要分为：

常规组件（组成：玻璃、EVA、晶硅电池、背板、铝框、接线盒等）；

透明组件（组成：玻璃、EVA、晶硅电池、透明背板、铝框、接线盒等）；

双玻组件（组成：玻璃、PVB、晶硅电池、玻璃背板、接线盒等）；

无框组件（没有铝框的常规组件和透明组件）；

组件的设计主要考虑三点：

物理电学性能

组件的功率大小，尺寸，承载、安装等要求。物理电学性能需要满足IEC61215和IEC61730或UL1703。

使用的环境

针对组件使用的环境不同，需要特殊化设计，例如：

组件用于沿海或海岛地区，那么组件需要具有耐盐雾、防腐蚀的性能。此时，组件需要满足IEC61701的标准要求。

针对农业地区，需要组件具有抗氨气腐蚀的能力，组件需要满足IEC62716的标准。

性价比最佳化

组件的设计需要兼顾组件的性能和成本，使得组件的性价比达到最佳化。

透明组件

透明组件的用途

透明组件根据设计不同，可以得到不同的透光率，所以透明组件广泛的应用于屋顶及光伏建筑一体化（BIPV）等。

实验设计

2.1设计前言

首先透明组件的原材料必须符合材料符合组件工厂材料导入的标准，材料测试符合性能质量要求，参考标准可以根据原材料的规格书、认证信息，以及工厂根据IEC61215或UL1703演化而来的原材料测试。

其次，由于透明组件涉及变量较多（如尺寸、透光率、电池片功率、电池片数量、物料价格成本、人工成本、制造成本等），因此这里化归处理，考虑透光率、成本(元/W)，以及曲线图中过原点的直线的最大斜率=透光率/(元/W)。

透光率=｛1-（电池片面积*电池片数量）/组件面积｝×玻璃透光率×透明背板透光率。

成本（元/W）=（电池片+其它物料成本）/组件瓦数。

最大斜率=透光率/(元/W)--------过曲线与原点的直线的最大斜率。

透明组件的物料组成如表1所示。

表1透明组件的物料组成

2.2电池片功率数量一定，其它不定，确定最佳性价比

任意组件，当电池片数量、功率一定，随着组件尺寸的增大，透光率将增大，成本相应增加。以透光率与成本（元/W）为坐标轴作图可以得到最佳的性价比的点。下面分析引出以透光率与成本（元/W）之间的关系图。

分析如下：

组件透光率Z与组件的面积变化率X之间的关系

Z=｛1-（电池片面积*电池片数量）/组件面积（1+X）｝×玻璃透光率×透明背板透光率。

令：（电池片面积*电池片数量）/组件面积=a

玻璃透光率×透明背板透光率=b

所以，Z=｛1-a/（1+X）｝b,其中，a,b>0,且为常数,Z>0，X≥0。