試論太陽(yáng)能AR玻璃曲線對(duì)光伏組件輸出功率的影響

紀(jì)朋遠(yuǎn) 唐高山

（東莞南玻太陽(yáng)能玻璃有限公司 廣東東莞 523000）

太陽(yáng)能AR玻璃能增加太陽(yáng)光的透射，降低反射，也稱為“減反射玻璃”，進(jìn)而使光伏組件的輸出功率增大。近年，已完全代替非鍍膜玻璃，一般的單層AR膜具有的透過(guò)率在380～1100nm能增大2.0～2.5%，相關(guān)光伏組件功率至少可增大2.0%。如果，通過(guò)研究透過(guò)率曲線和晶硅電池光譜曲線之間存在的匹配性關(guān)系，科學(xué)的匹配關(guān)系有助于光伏組件輸出功率的最大化，也有助于提高鍍膜工藝的改善和鍍膜精細(xì)度的提高。為此，下文進(jìn)行了有關(guān)研究分析。

1 分析理論

1.1 介紹晶硅太陽(yáng)能電池具有的光譜響應(yīng)特性

不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)光的能量不一樣，含有的光子數(shù)目也不一樣，通過(guò)光譜響應(yīng)，對(duì)太陽(yáng)能晶硅電池將不同波長(zhǎng)的光能轉(zhuǎn)化為電能的情況進(jìn)行了反映。晶硅太陽(yáng)能電池具有的光譜響應(yīng)范圍一般為380～1100nm，響應(yīng)峰值為800～900nm。地面太陽(yáng)能電池接受的太陽(yáng)光輻射通常采用AM1.5太陽(yáng)光譜。有關(guān)研究顯示，AM1.5太陽(yáng)光譜曲線峰值約為500nm，而晶硅光譜的曲線峰值約為900nm，兩者并不匹配。所以，為了提高鍍膜玻璃電池組件的功率，必須綜合考慮AM1.5與晶硅響應(yīng)光譜曲線。分析AM1.5光譜曲線與晶硅光譜響應(yīng)的乘積曲線發(fā)現(xiàn)，其峰值約為650nm，曲線在500～900nm間具有較高的值而且較平緩，其他范圍的值下降態(tài)勢(shì)明顯。

減反射膜的折射率一般約為1.30，透過(guò)率曲線形態(tài)主要由膜層厚度決定。膜層越厚，其透過(guò)率曲線的峰值便越移向波長(zhǎng)較長(zhǎng)端。所以，AR玻璃具有的透過(guò)率曲線與晶硅光譜響應(yīng)和AM1.5光譜曲線的乘積曲線如果具有較好的匹配性，那么相應(yīng)的組件功率增益也會(huì)越高。

1.2 組件理論功率計(jì)算公式

根據(jù)AM1.5太陽(yáng)光譜曲線、電池片光譜響應(yīng)曲線和AR玻璃透過(guò)率曲線分布，可理論計(jì)算出組件理論功率，計(jì)算公式為：

其中：S（λ）為AM1.5太陽(yáng)光譜輻射曲線；

T（λ）為透過(guò)率曲線（奧博泰設(shè)備測(cè)試透光率曲線）；

η（λ）為電池片響應(yīng)曲線。

因此，獲得太陽(yáng)能電池光譜相應(yīng)曲線，AM1.5太陽(yáng)光譜輻射曲線分布，然后疊加乘積AR玻璃透過(guò)率曲線，即可理論計(jì)算出光伏組件輸出功率。

2 測(cè)試組件功率的結(jié)果

為了獲得AR玻璃透過(guò)率曲線影響組件輸出功率的具體情況，采用不同的工藝參數(shù)制備了3組不同透過(guò)率曲線的鍍膜玻璃，再和硅晶電池做成組件。之后在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下，測(cè)試組件輸出功率，對(duì)鍍膜玻璃透光率曲線影響組件功率的情況進(jìn)行驗(yàn)證。為了避免測(cè)試誤差，每組制備10片玻璃，如圖1所示為每組的平均透過(guò)率曲線。

圖1中A組為常規(guī)透過(guò)率曲線，B組和C組為透過(guò)率曲線峰值依次向后靠，它們的透過(guò)率曲線平移比較明顯。

如表1所示為測(cè)試以上3組鍍膜玻璃組件的輸出功率結(jié)果。

圖1 3組玻璃的平均透過(guò)率曲線圖

表1 功率測(cè)試結(jié)果（W）

測(cè)試結(jié)果顯示，隨著AR玻璃具有的透過(guò)率曲線峰值的向后移動(dòng)，其組件輸出功率的增益也隨之增大，其中C組輸出功率最高。說(shuō)明C組的透過(guò)率曲線與電池光譜響應(yīng)曲線和太陽(yáng)光譜曲線匹配最好，其封裝成的組件輸出功率也相應(yīng)的增加。

本文測(cè)試組件功率采用多晶太陽(yáng)能電池，該電池光譜響應(yīng)曲線與AR玻璃透過(guò)率曲線匹配如圖2所示。

圖2 電池光譜響應(yīng)曲線與AR玻璃透過(guò)率曲線

圖2中3組AR玻璃的透過(guò)率曲線中A組的透過(guò)率曲線峰值范圍最靠前，B組、C組的峰值范圍依次靠后，但C組峰值范圍從600～950nm都高與A組和B組，也與AM1.5光譜曲線與晶硅光譜響應(yīng)的乘積曲線在500～900nm間具有較高的值匹配性較好，則相應(yīng)的組件功率增益較高。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)AR玻璃具有的透過(guò)率曲線峰值范圍與電池光譜響應(yīng)和太陽(yáng)光譜乘積曲線具有的峰值范圍相同時(shí)，它們的匹配性較好，此時(shí)組件具有最大化的輸出功率。為了對(duì)透過(guò)率曲線影響組件功率的情況進(jìn)行比較，本文采用三組不同曲線AR玻璃和晶硅電池進(jìn)行了組裝，并對(duì)輸出功率進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)鍍膜玻璃具有的透過(guò)率曲線峰值范圍移向紅外方向（后移）時(shí)，與晶硅光譜響應(yīng)曲線最高最平穩(wěn)范圍相同時(shí)，此AR玻璃與其晶硅電池匹配性最好，其組件輸出功率的增加也隨之增大。