[发明专利]一种有效提高输出功率的太阳能光伏组件

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电领域，具体涉及一种太阳能光伏组件。

背景技术

光伏技术是使用大面积的PN结来将太阳光转化为电的技术，因此这种PN结也称为太阳能电池。当这种太阳能电池被太阳照射时，太阳光中的光子的能量高过半导体的禁带宽度时，将在太阳能电池中产生电子-空穴对，PN结的非对称性确定了光生载流子的运动方向，从而产生电流，像普通电池一样从电池的终端引出。

 实际有很多因素制约着太阳能电池组件的转换效率，譬如反射率、电极的遮挡、串联电阻、光伏载流子不能完全收集、在非活性区域的吸收、非辐射复合等。这其中，在太阳能电池正电极和背电极以及电池之间连接的欧姆电阻将明显损耗能量，可能导致光伏转换效率的明显下降，这将导致发电量少于预期。

正面栅线的设计对太阳能电池的转换效率非常关键。一般用                                               来表征扩散后的硅片表面的电阻率，则两根栅线之间的横向电阻的功率损失由下面的公式给出

                                                                                                                           (1)

其中S是两条栅线之间的间距，J_o  是电流密度，这公式是在当栅线之间的间距大于栅线宽度时成立的。

正面栅线的电阻也会严重影响光伏转换效率，电阻是的矩形栅线的电阻损失是与它的长度和通过它们的电量的比值成比例关系（H.B. Serreze, Proc. 13^th IEEE Photovoltaic Spec. Conf. (IEEE, New York, 1978), p.609）：

                                                                                                     (2)

这里W是矩形电池的宽度，L是电池片的栅线长度，D是栅线宽度。

正面栅线的遮光损失与正面栅线几何参数有关，并与最大工作电压成正比：

                                                                                                         (3)

通过使P_m 和 P_s之和最小化，可得到最优的栅线宽度：

                                                                                                  (4)

同时，可以得到总体功率损失：

                                                                                            (5)

这些能量损失原则上不能被消除，但是可以最小化。太阳能电池正面（受光面）接触结构已经发展成为很多细栅线和几根主栅线组成的正面金属栅格结构（图1），以减小遮光损失，同时获得较低的串联电阻。主栅线汇集所有细栅线上的电流，并为电流导出至外部电路提供途径。主栅线的数量取决于电池尺寸，历史的演变过程是从一条到两条到目前六寸直角硅片上广泛应用的三条。在未来，随着单体电池尺寸越来越大，四条、五条主栅可能成为必须。