（大连理工大学 116024）
摘要：使用激光划片机垂直主栅线对称切割多晶太阳能电池片，之后采用串联与并联结合方式进行组件封装测试，之后与同样没有切割的整片串联组件功率进行对比分析。结果显示：激光划片切割电池封装成组件后对比同样版型的常规组件，功率上有显著提升。每个60片常规版型组件可以提升5.23W以上，划片后电池的电流变为原来的1/2,降低了半片组件串联部分的电学损失，组件内阻的降低和电流降低带来组件功率的增益。
关键词：切割；电流；电阻；温度
Abstract：Panels are encapsulated by cutting solar cells with series parallel connection circuit layout and then panels power output are tested. The result shows that the cell-cutting-panel with 60pcs cells power gains 5.23W more than no-cell-cutting-panel. The panel electrical property before and after cutting are analyzed with electrical engineering principles and the conclusion are as followed: the resistance of cell-cutting-panel is lower than no-cell-cutting-panel and the cutting cell current is lower 50% than no cutting cell. Cell-cutting-panel gains higher power because of lower resistance and cutting cell current.
Key words: cutting; current; resistant；temperature
1 引言
近十几年来，随着光伏技术的不断发展和原材料的成本不断下降，光伏终端发电成本不断下探接近常规能源发电成本。尤其近几年，为了光伏行业健康有序发展，不断促进光伏技术进步，国家能源局会同工业和信息化部和国家认监委共同提出组件领跑者计划，对组件功率输出方面提出明确要求，另外结合国家政策对光伏积极的引导政策，极大的促进了光伏广泛应用和度电成本的降低，光伏应用已经在我国进入快速发展通道。
为了满足不断提升的光伏组件功率要求，光伏行业在硅片质量，电池技术和组件封装等环节不断进行技术提升。太阳能电池的基材是采用硅材料半导体，根据其材料特性和光生伏特效应，从理论上讲，不论电池被切割成多少数量，切割后每小片电池电压是不变的；因为太阳能电池电流与电池的受光面积成正比，故小片太阳能电池电流会变成原来整片电池电流输出1/N(N是等分整片电池切割数量），从而可以把切割后的电池根据不同的切割面积和封装组合方式会得到不同的电压电流特性的组件功率输出。
从电池到组件的封装过程中，大家主要关注电池技术，封装材料特性和组件封装损失进行组件功率优化与提升。在实际工业化量产中很少有人关注切割电池后在电压，电流，电阻等方面的变化对组件功率的提升，原来他们只是简单认为切割后与整片组将封装后功率表现一致。本文主要讨论多晶电池切割成半片进行封装后与整片的组件的功率差异表现，以及探讨功率提升的原因。
2 实验
本实验把156.75mm*156.75mm面积，转化效率为18.4%，数量120片的多晶电池片分成两组，第一组60片电池如图1所示，沿着电池中间位置用激光切割成等分的两部分；组件封装按照图2设计进行组合，两组60片的半片电池线先进行串联，之后再并联输出。
从组件测试数据看，半片组件串联电阻有明显的降低，FF因子有明显的提升，最终半片组件较常规整片组件功率上有5.23W提升。我们主要考虑是因为电池切片后，先串联后并联的方式是组件的内阻有明显的降低，实验组对比可以看出组件串联电阻Rs降低0.088Ω，内阻的降低同时使组件发电过程中内部消耗的降低，从而使组件功率有明显的提高，在这里我们可以假设整片太阳能电池电阻为Rs，半片电池Rh=1/2Rs,按照半片组件电路设计方式，组件内部欧姆损耗Ploss=1/4I2Rs，半片组件的内部欧姆损耗理论上可以降低到整片电池组件欧姆损耗的四分之一。从实验组的结果看半片组件功率有5.23W的提升。
从表2 可以看出，在组件户外工作状态下，半片组件自身温度比常规整片组件温度低1.6℃，主要是因为半片组件串联部分的工作电流只有整片组件的50%左右，工作电流的降低带来组件发热量的降低，按照组件功率温度系数-0.41%/℃计算，半片组件在工作状态下，同样的组件功率输出（假设均为272.12W）的条件下，半片组件比整片组件功率输出高0.656%（1.785W）。
本次实验对比情况可以确认组件的在标准测试条件下组件的功率有明显的提升，在组件实际户外工作状态下工作电流降低带来组件工作温度的降低，进一步带来组件发电的增益。因为晶体硅的材料特性，此方式同样适用以硅晶体为基材的所有太阳能电池。
4结论
本文主要讨论了多晶电池使用激光切割后，采用先串联后并联的方式进行组件封装后组件功率增益的原因。组件功率表现比同样效率的电池整片组件高5.23W，户外工作状态下组件的工作温度比整片组件低1.6℃。半片组件功率的提升主要是两个方面：一：主要是切割后，电池的重组方式导致组件内阻的降低，导致组件的内阻欧姆消耗降低；二：组件切片后电池串联电路的电流降低50%，组件工作温度比整片电池组件低，使组件在电站实际工作过程中热损耗降低，另因为光伏组件的功率温度系数为负值，故可以提升0.656%。
论文作者:夏铁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/16
标签：组件论文; 功率论文; 电池论文; 电流论文; 光伏论文; 太阳能电池论文; 内阻论文; 《电力设备》2017年第21期论文;