影響組件發電量的關鍵因素到底是什麼?

影響組件發電量的關鍵因素到底是什麼？

北極星太陽能光伏網訊:SNEC展會上各家展示的高功率組件層出不窮、花樣百出，組件功率越來越高，400W已經算是起步，有的甚至達到了500W。將組件功率推高，多主柵MBB+半片是一個重要的技術路線，業內也對多主柵組件的發電性能也展開一系列的研究。那麼，影響組件發電量的關鍵因素究竟是什麼？

1. 影響光伏組件發電量的關鍵因素

光伏組件的銘牌功率是在STC（standard test condition，即標準測試條件）下的測試結果，但參考發改委劃分的光伏三類資源地區條件可以發現，實際戶外發電條件是多種多樣的。即使是相同的光伏組件，在不同的邊界條件下其發電結果會有差異，而不同特性的光伏組件在相同邊界條件下也會產生不同的發電結果。

筆者發現，近期行業裡針對弱光發電性能和IAM性能的討論很多，並結合了MBB（多主柵）解決方案，耐人尋味。究竟弱光發電性能和IAM性能有多重要？我們以二類資源地區山西大同為例，根據實際工程數據及理論仿真對"影響光伏組件發電量的關鍵因素"做了分析：

可以清晰地看到，包括弱光性能、IAM性能等因素在內，影響光伏組件發電量的影響因素多種多樣，目前業內也已創新性地研發出了清理積灰、散熱、低衰減率、功率優化等各種對應的解決方案，產業技術百花齊放。但是，從中也可以發現，弱光性能和IAM性能對光伏組件發電量的影響相對較為有限。

2. 弱光發電性能≠主柵多少

1)理論技術分析：

根據單二極體模型公式，我們可以定義200W/m2下的PR值來表徵光伏組件的弱光性能。

其中k1、k2、k3、k4是經驗係數，根據公式進一步的推導可以看出弱光下的PR值會隨著串聯電阻和並聯電阻的增大而提升，正常無明顯缺陷的電池並聯電阻一般大於300Ω，其對弱光性能的影響較小，而串聯電阻的變化對弱光性能的影響較大。串聯電阻主要由擴散頂區的表面電阻，電池的體電阻和上、下電極與太陽電池之間的歐姆電阻及金屬導體的電阻構成，我們在理想二極體的模型基礎上加上一個等效串聯電阻Rs，單二極體串聯電阻等效電路如下：

組件的I-V特性方程如1式：

移項整理後得：

由式（2）知，對於單二極體串聯電阻模型，需要光生電流Iph，P-N結的結構因子A、等效二極體反向飽和電流Io和等效串聯電阻Rs四個參數表示組件的工作特性。在光照強度和P-N結的溫度不變的情況下，短路電流Isc是組件能產生的最大電流。即V=0時，

同樣，相同的光照強度和P-N結溫度情況下，開路電壓是組件能產生的最大電壓。即I=0時，

因此，在一定的光照強度和溫度情況下，組件的輸出功率為：

根據Matlab模擬的結果顯示，當並聯電阻足夠大時，組件串聯電阻與弱光性能呈現近似線性關係。影響串聯電阻的不僅是主柵和細柵的數量，還與焊帶截面積、柵線設計、電池方阻、焊接工藝等相關。由此可見，不同的技術工藝條件會產生完全不同的結果，而不能以偏概全。

2)量產數據分析：多年前的晶矽光伏組件以2主柵為主，是當時有限的技術條件下最優化的選擇。隨著材料、工藝、設備技術的發展，主流光伏組件產品的柵線數量從2根、3根、5根逐漸發展到了更多主柵。部分光伏領軍企業早已行動，依託更為領先的電池組件技術率先實現多主柵技術的產業化。根據某知名光伏企業提供的MBB大規模量產數據，9BB半片組件較5BB半片組件功率提升了2.45%。該企業技術負責人表示，他們主流的9BB半片組件產品在主細柵設計、電池和組件工藝技術上均做了優化。儘管由於9BB半片組件焊帶實際耗量比5BB略低，串聯電阻略有提升，互聯條部分的電阻功率損失略大，但通過在光學和金屬化設計方面的優化，9BB半片組件功率仍然得到大幅提升。

3)實測數據分析：

基於理論和量產數據分析，為了驗證MBB組件和5主柵組件的弱光性能，某知名光伏企業在量產的9BB半片組件和5BB半片組件中各抽取3塊組件送至第三方權威認證機構進行了測試，結果顯示，9BB半片組件在200W/m2下的PR值比5BB半片組件高0.36%，與理論及量產數據分析趨勢保持一致。平均測試結果如下：

技術領先公司能夠在大幅度提升組件效率的同時，通過優化電池組件工藝，更全面地保障光伏組件發電性能的提升。據此前天合光能公開的實證數據顯示，量產的9BB半片組件相比5BB半片組件單瓦發電能力相對提升0.46%，表現出相對更優的發電性能。

4)仿真模擬分析：

基於IEC61853標準對MBB和5BB組件的測試結果，以及分別在新疆哈密、山西大同和廣東廣州三類資源地區的Pvsyst模擬，可以得到下表所示的仿真結果。在一、二、三類資源地區，MBB組件的弱光性能都更有優勢。

如進一步對氣象數據進行分析，也可以看到在三類資源地區的廣州，200W/m2及以下弱光所佔總輻照權重小於20%；而在一類資源地區的哈密，弱光權重不到5%。這也從另一個角度說明，弱光性能對總發電量的影響其實是有限的。

3. IAM（入射光傾角因子）性能分析

IAM主要用於表徵光伏組件在光線不同角度入射條件下的發電性能。IAM與柵線數量的多少無關，主要與玻璃減反射塗層、電池減反射層、焊帶大小及形狀引起的微聚光和遮光效應相關。據某行業知名專家提供的理論模擬和第三方權威認證機構測試結果顯示，MBB半片組件與5BB半片組件在0~90°入射角下的IAM性能幾乎無差別。

而在光學有效利用方面，多主柵圓形焊帶相對傳統5BB平焊帶，可減少焊帶區域直接遮光面積30%以上；同時圓焊帶在各個入射角度下均具有微聚光效應，因此圓焊帶遮光區域的光學利用率可提升至50%以上。MBB組件光學性能提升，使得組件功率增益2.45%。

關於MBB和5BB組件的發電性能測試，可以看到一些領先組件公司公開資料中的測試結果略有差異，有的公司得出MBB較5BB發電量可提升0.4~1%不等，也有的公司測試結果顯示MBB較5BB的發電量低2.5%。

為何會有差異？一方面，正是由於影響組件發電量的因素多種多樣，個別因素難以起到決定性作用；另一方面，樣本差異、邊界條件差異和測試方法差異都有可能得出不同結果。但從已知的理論及公開的數據來看，領先組件公司的MBB量產工藝相對會成熟一些，對比量產的MBB與5BB組件，兩者的弱光及IAM性能平均水平並沒有差異。

即便如此，同一技術路線下個體產品的性能仍會存在差異，拿好的5BB組件去和差的MBB組件做比較，或者用好的MBB組件與差的5BB組件做比較，都不科學嚴謹。關於實證測試數據和組件發電量的評估方法，我們將在後續的文章中做更深入的一些探討。

原標題:影響組件發電量的關鍵因素是,弱光性能？IAM性能？還是…

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