單晶硅太陽(yáng)電池片面積對(duì)其電性能的影響.pdf

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1、2014年第25期(總第304期)南(CumulativNeOty．N2O5．2014．304)單晶硅太陽(yáng)電池片面積對(duì)其電性能的影響周筱麗(寧夏銀星能源股份有限公司，寧夏銀川750021)摘要：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)能電池片因其光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在太陽(yáng)能發(fā)電中的使用量El益增多。文章主要在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線中研究了單晶硅太陽(yáng)能電池片的面積對(duì)其電性能的影響，研究表明：面積較大的電池片，其光電轉(zhuǎn)換效率、短路電流和填充因子較大，串聯(lián)電阻較小，其中短路電流和串聯(lián)電阻的變化尤為顯著；開(kāi)路電壓基本不受電池片面積的影響。關(guān)鍵詞：?jiǎn)尉Ч杼?yáng)電池；電池片；硅片；光電轉(zhuǎn)換效率；電

2、性能參數(shù)中圖分類號(hào)：TM914文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374(2014)25-0083-03石油、煤炭等傳統(tǒng)能源屬不可再生能源，隨著開(kāi)發(fā)效率E而影響電池片的轉(zhuǎn)換效率的主要電性能參數(shù)量的日益增大，儲(chǔ)量逐漸下降，導(dǎo)致燃料價(jià)格上升，有：開(kāi)路電壓V短路電流I和填充因子F．F，此外，能源格局不穩(wěn)定。此外，傳統(tǒng)能源的使用常伴隨著大氣串聯(lián)電阻R和并聯(lián)電阻R對(duì)轉(zhuǎn)換效率也有很大影響。由污染等環(huán)境問(wèn)題。面臨日益嚴(yán)峻的能源問(wèn)題，受地域于并聯(lián)電阻R。是一個(gè)虛擬電阻，指由p-n結(jié)的不完整性限制性小、環(huán)境友好的太陽(yáng)能發(fā)電無(wú)疑成了可持續(xù)清而造成P—n結(jié)的中間部分或邊緣有泄漏電

3、流產(chǎn)生，相當(dāng)潔能源的首選。目前太陽(yáng)能電池市場(chǎng)中，晶硅太陽(yáng)能于一個(gè)泄漏電阻并聯(lián)在電池的兩極之間，在此將不做具電池占90％以上，而單晶硅太陽(yáng)能電池片由于光電轉(zhuǎn)換體研究。表1是兩種規(guī)格電池片各5000片數(shù)據(jù)電性能參效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在太陽(yáng)能發(fā)電中的使用量數(shù)的平均值及其對(duì)比分析。日益增多。單晶硅電池片的規(guī)格多樣化，目前用于光伏表1電池電性能參數(shù)對(duì)分表電站發(fā)電的單晶太陽(yáng)能電池片主要有125mm×125mm、156r~×156mm兩種大類規(guī)格，本文在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線中分別對(duì)這兩種規(guī)格的電池片做了對(duì)比試驗(yàn)，重點(diǎn)研究了單晶硅電池片的面積對(duì)電池電性能的影響。1試驗(yàn)過(guò)程1．

4、1硅片選擇注：差值比例=l(156參數(shù)值一125參數(shù)值)l／125參數(shù)值}10O％同一硅片廠家、同種方法(西門(mén)子法)制造的2．1面積對(duì)短路電流和開(kāi)路電壓的影響同等質(zhì)量單晶硅片，分別選取規(guī)格為Sl25m165mm和表1中S156電池片~LS125電池片的I高3．17A，差值$156中200mm(后面簡(jiǎn)稱S125和S156)的硅片各5500片。比例較大，為54．86％，可見(jiàn)電池片面積對(duì)短路電流有較1．2加工大的影響；而S156電池片的V。與S125的僅相差0．O01V，使用125一l56可相互切換的同一柔性生產(chǎn)線，將硅差值比例為0．19％，在工藝波動(dòng)的范圍內(nèi)。片

5、加工成電池片。工藝流程為：清洗制絨一酸洗一擴(kuò)太陽(yáng)能電池的等效電路圖如圖1所示：散一刻蝕(干法)一去磷硅玻璃一鍍減反射膜(PECVD)一絲網(wǎng)印刷一燒結(jié)一測(cè)試分選。1．3分析樣本選取加工完畢，在兩批測(cè)試分選數(shù)據(jù)中去除異常數(shù)據(jù)后，按轉(zhuǎn)換效率由高至低分別選取5000片的數(shù)據(jù)作為分析樣本。2結(jié)果與討論圖1太陽(yáng)能電池等效電路圖衡量太陽(yáng)能電池片發(fā)電性能的主要指標(biāo)是光電轉(zhuǎn)換當(dāng)外接負(fù)載被短路，即R=0時(shí)，V=O，流經(jīng)二極管．83．的暗電流I可忽略不計(jì)，此時(shí)的電流I為短路電流I稍高，差值比例為0．99％。填充因子的差異，很大程度上是因?yàn)槭艿酱?lián)電阻的影響。Iph=I。h+I。=

6、>I；—HI_(1)黜∞由此可知，當(dāng)光生電流I。一定時(shí)，I。的大小與串聯(lián)善竹差f。電阻R和并聯(lián)電阻R有關(guān)。"t‘當(dāng)R>R。時(shí)，I≈，即I≈·4(2)其中，為光生電流密度，A為包括柵線圖形在內(nèi)圖3F．F隨R。增大的變化圖的電池片的總面積。圖3是F．F隨R增大的變化趨勢(shì)圖，其中X軸0~5000由式(2)可知，I。與電池片面積有直接的關(guān)系，和5000~10000分別為5000片S156和s125電池片，每個(gè)且隨電池片面積的增大而增大。規(guī)格的電池片均按R數(shù)值由小到大的順序排列，以觀察有研究表明，當(dāng)外接電路斷開(kāi)，即R一+一，I=O對(duì)應(yīng)的F．F值的變化趨勢(shì)。圖4中顯示，

7、S156和$125電池時(shí)，電壓V為開(kāi)路電壓V片的F．F數(shù)值均隨R。的增大而減小，且sl56電池片的填學(xué)4咯1+I】=了k4TeJ+I)(?3)充因子數(shù)值較sl25的整體偏高，這與S156電池片的串聯(lián)其中I。、J。分別為二極管反向飽和電流及其電流密電阻值較S125的整體偏低相對(duì)應(yīng)。因此電池片面積大小度，由此可見(jiàn)，電池片的開(kāi)路電壓V。與電池片的面積無(wú)對(duì)串聯(lián)電阻的影響，間接影響了填充因子，且較大的電關(guān)。由此可見(jiàn)，理論與實(shí)際結(jié)果統(tǒng)一，面積對(duì)開(kāi)路電壓池片面積有利于填充因子的提高。基本沒(méi)有影響。2．4面積對(duì)光電轉(zhuǎn)換效率的影響2．2面積對(duì)串聯(lián)電阻的影響從表l可知Si56電

8、池片的E盯值比Sl25電池片的E虹表l中顯示，s15