关于减少晶体硅太阳能电池板串联电阻的探索
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电 子 工 业 毫 用 设 备
材料 制造 工 艺 与设 备
关 于减 少 晶体 硅 太 阳能 电池 板 串联 电阻 的探 索
张 奚 语
（湖 南师范大 学附属 中学 ，湖南 长沙 ４１０００６）
摘 要 ：简述 了 晶体硅 太 阳能 电池组 件 原 理及 结构 ，讲 解 了电池 组件 内部 串联 电 阻的 影 响 因素 ，
提 出 了降低 电池 组件 内部 串联 电阻 的技 术途 径 ，并 介 绍 了验 证 效果 。
关 键 词 ：晶体硅 电池 组件 ；封装 损 耗 ；内部 串联 电阻
中图 分 类号 ：ＴＭ９１４．４ １
文 献 标识 码 ：Ｂ
文 章 编号 ：１００４—４５０７（２０１６）０８－００３５－０４
Байду номын сангаас
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＰＶ Ｍ ｏｄｅｌｓ
３．３ 接 线 盒 的 优化 设计 接 线 盒 由铜 基 座 、绝 缘 塑料 组 成 ，整 个 盒 体 会
形 成 串联 电阻 ， 外 加 到 组 件 中会 额 外 增 加 不 必 要 的 功 率 损 失 ，这 部 分 电阻 需 要 越 小越 好 。 通 常 接 线 盒 的 串联 电 阻在 １２．８ ｍＱ 左 右 ，每 种 接 线 盒 的 体 电 阻是 不 一 样 的 ， 以下 是 选 择 ３种 不 同联 结 方 式 的接 线 盒 所 做 试 验 ，见 图 ６所 示 。
池 片 主 栅 的增 加 在 整 体 上 实 现 电池 板 内部 串联 电 对 于 电 阻 值 为 ０．１５ Ｑ；，０．２５ ＴＴｌｌＴＩＸ １．５ ＩＴＩＩＴ１对 于 电
阻 降低 ０．０１～０．０４ Ｑ，减 少 封 装损 耗 约 ０．７ ｗ ，硅 电 阻 值 为 ０．１３８ Ｑ；相 对 于 ０．２１ ｍｍ 互 联 条 ，０．２３ ｍｌ＇Ｔｌ
收 稿 日期 ：２０１６．０５．２２
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电 子 工 业 专 用 设 备
材料 制造 工 艺 与 设 备
四 主 栅 电池 板 比 三 主 栅 电池 板 减 少 功 率 损 耗 单 位 长 度 互 联 条 的 电 阻 ，Ⅳ 为 硅 电 池 片 主 栅 线 的
Ｏ．５ ， 五主 栅 电池板 比三 主 栅 电池 板 减 少 功率 损 数 量 。
率 差 值 称 为封 装 损 耗 ， 封 装 损 耗 中 电路 内 部 串 联 施 ，并 通 过 试 验 进 行 了验 证 。
电阻 引起 的热 损 耗 一 般 占封 装 损 耗 比例 达 ８０％ 以
上 ，这 样 减 少 电池 板 内部 串联 电 阻 ，降低 电路 损 耗 １ 晶体 硅 电池 板 的 发 电 原 理 及 封 装 结 构
就 成 为 提 高 光 伏 组 件 发 电效 率 有 效 的办 法 ：
电路 热 损 耗 ＝ＵＲ
１．１光 伏 效 应
式 中 ， 为 硅 电池 片 在 光 照 下 产 生 的 电 流 ，
光 伏 电池 发 电 的 原理 是基 于 半 导 体 的光 生 伏
为 组件 内部 串联 电阻 ，本 文 主 要 从 电学 方 面 分 析 特 效应 将 太 阳辐 射 直 接 转 换 为 电 能 。在 晶 体 中 电
ＺＨＡ Ｎ Ｇ Ｘ ｉｙｕ
（Ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｓｃｈｏｏｌ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｔｏ Ｈｕｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４ １ ０００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ．ａｎｄ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔ ｈ ｅ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＶ ｍｏｄｕｌｅｓ．Ｓｅｖｅｒａｌ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｗａｙｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｖｅｒｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ；Ｐａｃｋａｇｅ ｌｏｓｓ；Ｔｈｅ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
３．２ 硅 电 池 片 互 联 条 的 优 化 设 计 在 三 主 栅 线 １５６多 晶 电 池 板 中 互 联 条 选 取
０．２１ Ｉ＇ｎＴＴ１×１．５ ｍｍ、０．２３ ｍｍＸ １．５ ｍｍ 及 ０．２５ ｍｍ × １．５ ｍＴＴ１截 面 积 进 行 设 计 上 计 算 对 比分 析 。电池 片 串 联 示 意 图见 图 ５， 每 片 电池 片 前 主 栅 线 和 背 主 栅 线 电 阻计 算 ：Ｒ 为 电阻 值 ， 为 互 联 条 长 度 ，Ｐ为
通 常 情 况 下 晶体 硅 太 阳 能 电池 板 封 装 后 的 实 影 响 电路 内部 串联 电 阻 的 因素 ，并 根 据 理 论 推 算
际输 出功 率将 小 于 电池 片 的功 率 值 之 和 ， 这 种 功 提 出 降 低 光 伏 组 件 内 部 串 联 电 阻 的 几 项 技 术 措
池板 自发 热减 少 约 ０．７ Ｗ 。
和 ０．２５ ｍｍ 电 阻 总 值 要 减 少 ０．０１８ Ｑ 和 ０．０３ Ｑ，
电池 板 的 热 损 耗减 少 １．２７ Ｗ 和 ２．２ Ｗ 。
硅 电池片
互 联 条
汇厂
图 ５ 电 池 片 串联 示 意 图
图 ４ 三 种 不 同 栅 线 电 池 片
耗 Ｏ．８ 。即五 主 栅 电池 板及 四主 栅 电池 板 比三 主
Ｒ＝２ ／（３Ｎ）
栅 电池 板 的 内部 串联 电阻分 别 小 ０．５Ｒ和 ０．８Ｒ。一
按 ６０片 １５６ ｍＩＴ１硅 电 池 板 计 算 ０．２１ ｍｌＴｌ×
般 情 况 下 铜 基材 的 电 阻率 为 ０．０２５ Ｑ·ｍｍ２／ｍ，硅 电 １．５ ｍＴＴ１对 于 电 阻 值 为 ０．１６８ Ｑ；０．２３ ｍｍＸ １．５ ＴｎｌＹＩ
电 子 工 业 毫 用 设 备
材料 制造 工 艺 与设 备
关 于减 少 晶体 硅 太 阳能 电池 板 串联 电阻 的探 索
张 奚 语
（湖 南师范大 学附属 中学 ，湖南 长沙 ４１０００６）
摘 要 ：简述 了 晶体硅 太 阳能 电池组 件 原 理及 结构 ，讲 解 了电池 组件 内部 串联 电 阻的 影 响 因素 ，
提 出 了降低 电池 组件 内部 串联 电阻 的技 术途 径 ，并 介 绍 了验 证 效果 。
关 键 词 ：晶体硅 电池 组件 ；封装 损 耗 ；内部 串联 电阻
中图 分 类号 ：ＴＭ９１４．４ １
文 献 标识 码 ：Ｂ
文 章 编号 ：１００４—４５０７（２０１６）０８－００３５－０４
Байду номын сангаас
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ＰＶ Ｍ ｏｄｅｌｓ
３．３ 接 线 盒 的 优化 设计 接 线 盒 由铜 基 座 、绝 缘 塑料 组 成 ，整 个 盒 体 会
形 成 串联 电阻 ， 外 加 到 组 件 中会 额 外 增 加 不 必 要 的 功 率 损 失 ，这 部 分 电阻 需 要 越 小越 好 。 通 常 接 线 盒 的 串联 电 阻在 １２．８ ｍＱ 左 右 ，每 种 接 线 盒 的 体 电 阻是 不 一 样 的 ， 以下 是 选 择 ３种 不 同联 结 方 式 的接 线 盒 所 做 试 验 ，见 图 ６所 示 。
池 片 主 栅 的增 加 在 整 体 上 实 现 电池 板 内部 串联 电 对 于 电 阻 值 为 ０．１５ Ｑ；，０．２５ ＴＴｌｌＴＩＸ １．５ ＩＴＩＩＴ１对 于 电
阻 降低 ０．０１～０．０４ Ｑ，减 少 封 装损 耗 约 ０．７ ｗ ，硅 电 阻 值 为 ０．１３８ Ｑ；相 对 于 ０．２１ ｍｍ 互 联 条 ，０．２３ ｍｌ＇Ｔｌ
收 稿 日期 ：２０１６．０５．２２
■
电 子 工 业 专 用 设 备
材料 制造 工 艺 与 设 备
四 主 栅 电池 板 比 三 主 栅 电池 板 减 少 功 率 损 耗 单 位 长 度 互 联 条 的 电 阻 ，Ⅳ 为 硅 电 池 片 主 栅 线 的
Ｏ．５ ， 五主 栅 电池板 比三 主 栅 电池 板 减 少 功率 损 数 量 。
率 差 值 称 为封 装 损 耗 ， 封 装 损 耗 中 电路 内 部 串 联 施 ，并 通 过 试 验 进 行 了验 证 。
电阻 引起 的热 损 耗 一 般 占封 装 损 耗 比例 达 ８０％ 以
上 ，这 样 减 少 电池 板 内部 串联 电 阻 ，降低 电路 损 耗 １ 晶体 硅 电池 板 的 发 电 原 理 及 封 装 结 构
就 成 为 提 高 光 伏 组 件 发 电效 率 有 效 的办 法 ：
电路 热 损 耗 ＝ＵＲ
１．１光 伏 效 应
式 中 ， 为 硅 电池 片 在 光 照 下 产 生 的 电 流 ，
光 伏 电池 发 电 的 原理 是基 于 半 导 体 的光 生 伏
为 组件 内部 串联 电阻 ，本 文 主 要 从 电学 方 面 分 析 特 效应 将 太 阳辐 射 直 接 转 换 为 电 能 。在 晶 体 中 电
ＺＨＡ Ｎ Ｇ Ｘ ｉｙｕ
（Ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｓｃｈｏｏｌ Ａｔｔａｃｈｅｄ Ｔｏ Ｈｕｎａｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４ １ ０００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ．ａｎｄ ｅｘｐｌａｉｎｓ ｔ ｈ ｅ ｆａｃｔｏｒｓ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＶ ｍｏｄｕｌｅｓ．Ｓｅｖｅｒａｌ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｗａｙｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｖｅｒｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋ ｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＰＶ ｍ ｏｄｕｌｅｓ；Ｐａｃｋａｇｅ ｌｏｓｓ；Ｔｈｅ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
３．２ 硅 电 池 片 互 联 条 的 优 化 设 计 在 三 主 栅 线 １５６多 晶 电 池 板 中 互 联 条 选 取
０．２１ Ｉ＇ｎＴＴ１×１．５ ｍｍ、０．２３ ｍｍＸ １．５ ｍｍ 及 ０．２５ ｍｍ × １．５ ｍＴＴ１截 面 积 进 行 设 计 上 计 算 对 比分 析 。电池 片 串 联 示 意 图见 图 ５， 每 片 电池 片 前 主 栅 线 和 背 主 栅 线 电 阻计 算 ：Ｒ 为 电阻 值 ， 为 互 联 条 长 度 ，Ｐ为
通 常 情 况 下 晶体 硅 太 阳 能 电池 板 封 装 后 的 实 影 响 电路 内部 串联 电 阻 的 因素 ，并 根 据 理 论 推 算
际输 出功 率将 小 于 电池 片 的功 率 值 之 和 ， 这 种 功 提 出 降 低 光 伏 组 件 内 部 串 联 电 阻 的 几 项 技 术 措
池板 自发 热减 少 约 ０．７ Ｗ 。
和 ０．２５ ｍｍ 电 阻 总 值 要 减 少 ０．０１８ Ｑ 和 ０．０３ Ｑ，
电池 板 的 热 损 耗减 少 １．２７ Ｗ 和 ２．２ Ｗ 。
硅 电池片
互 联 条
汇厂
图 ５ 电 池 片 串联 示 意 图
图 ４ 三 种 不 同 栅 线 电 池 片
耗 Ｏ．８ 。即五 主 栅 电池 板及 四主 栅 电池 板 比三 主
Ｒ＝２ ／（３Ｎ）
栅 电池 板 的 内部 串联 电阻分 别 小 ０．５Ｒ和 ０．８Ｒ。一
按 ６０片 １５６ ｍＩＴ１硅 电 池 板 计 算 ０．２１ ｍｌＴｌ×
般 情 况 下 铜 基材 的 电 阻率 为 ０．０２５ Ｑ·ｍｍ２／ｍ，硅 电 １．５ ｍＴＴ１对 于 电 阻 值 为 ０．１６８ Ｑ；０．２３ ｍｍＸ １．５ ＴｎｌＹＩ