2017年10月17日-19日，2017中國(guó)光伏大會(huì)暨展覽會(huì)(PVCEC2017)在北京隆重召開(kāi)。在18日下午的創(chuàng)新劇場(chǎng)【光伏產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性】論壇上英利組件技術(shù)主管鄭炯出席并做主題報(bào)告。鄭炯報(bào)告的內(nèi)容主要有三點(diǎn)，焊帶修飾技術(shù)實(shí)際效果可以通過(guò)建模方式進(jìn)行量化評(píng)估的，第二點(diǎn)光學(xué)追跡通量可以實(shí)現(xiàn)功率變化的組件分析，這個(gè)相當(dāng)于結(jié)合模擬器的調(diào)節(jié)輻照度，最后利用模擬器的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)組件光學(xué)損失。


以下為發(fā)言實(shí)錄：

鄭炯：各位下午好，我是來(lái)自英利的鄭炯，今天我所講的題目是組件光學(xué)損失降低的量化分析方法，當(dāng)時(shí)拿到這個(gè)邀請(qǐng)的時(shí)候，因?yàn)槭莿?chuàng)新劇場(chǎng)，所以準(zhǔn)備題目的時(shí)候，我們想從一個(gè)很小的切入點(diǎn)來(lái)解釋一些問(wèn)題，然后通過(guò)一些模擬分析，解決我們現(xiàn)在產(chǎn)線(xiàn)中或者研究中組件的問(wèn)題和方法，所以說(shuō)從整個(gè)PPT的角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)用基本上是一些現(xiàn)有的測(cè)試手段，結(jié)合一些3D的模擬，包括輔助的光學(xué)照明行業(yè)所應(yīng)用的分析手段，結(jié)合起來(lái)，從而量化的分析組件光學(xué)損失降低的數(shù)據(jù)。我的報(bào)告主要分四部分，第一部分組件的光學(xué)損失，簡(jiǎn)要介紹一下光學(xué)損失產(chǎn)生的各個(gè)方面，第二三部分主要講分析模型的建立和光線(xiàn)追跡，最后是一個(gè)小節(jié)。

組件的光學(xué)損失，就是光學(xué)組件所說(shuō)的封裝損失，有兩部分，一部分電學(xué)損失，一部分光學(xué)損失，我這部分主要從光學(xué)損失的點(diǎn)來(lái)切入，光學(xué)損失主要分三部分，焊帶的遮光，因?yàn)殡娖魍ㄟ^(guò)主柵，所以焊帶的遮光在目前來(lái)說(shuō)除了新的電池技術(shù)目前是無(wú)可避免的，還有玻璃和EVA，在2010年的時(shí)候?qū)τ诮M件光學(xué)的優(yōu)化上大家做的比較多，像一些鍍膜玻璃，高透EVA的技術(shù)，在2011年的時(shí)候大家工作已經(jīng)做的比較充分了，近些年也在不斷的優(yōu)化，但是很難有質(zhì)的提升。第三部分光學(xué)失配，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)應(yīng)該不屬于組件的技術(shù)，主要說(shuō)太陽(yáng)光譜和電池吸收光譜，這部分主要還是在于電池的吸收光譜，增加它產(chǎn)生載流子的能力。

焊帶的遮光，不管是四主柵還是五主柵，占總面積3%左右吧，這一部分光是非?？上驳?，焊帶一般來(lái)說(shuō)是近似于一個(gè)平面，雖然說(shuō)實(shí)際的形狀是一個(gè)輕微的弧型，但是太陽(yáng)光照到電池片，照到焊帶上，通過(guò)EVA又重新返回，從光學(xué)角度上來(lái)說(shuō)基本沒(méi)有被利用，所以引入一個(gè)問(wèn)題，如何降低焊帶的光學(xué)損失，我總結(jié)主要有四個(gè)手段，第一減少焊帶的寬度，在組件這個(gè)技術(shù)上一直在應(yīng)用，從最初二主柵、三主柵、四主柵，到現(xiàn)在五柵，甚至到現(xiàn)在的12主柵，這三個(gè)如果計(jì)算光學(xué)損失可以計(jì)算出來(lái)，焊帶寬度的減小，還有多主柵技術(shù)分兩部分，其實(shí)是一個(gè)光學(xué)損失降低和電學(xué)損失降低綜合的效果。最后一部分說(shuō)焊帶修飾技術(shù)，所謂的焊帶修飾技術(shù)叫法不一樣，大家有的叫反光焊帶，還有在焊帶表面加入一些高反，或者一些散射的涂層，我都總結(jié)為焊帶修飾技術(shù)。這部分主要涉及到了，大家有的說(shuō)聚光焊帶，核心原理還是用的光學(xué)上比較通用的原理，在光線(xiàn)通過(guò)玻璃、EVA照射到焊帶表面，焊帶表面的反射光線(xiàn)，再通過(guò)EVA到達(dá)玻璃和空氣的界面，在這個(gè)界面上發(fā)生全反射，只有發(fā)生全反射的光才能折回組件內(nèi)部，對(duì)功率產(chǎn)生增益，單純從公式的計(jì)算或者說(shuō)簡(jiǎn)單的計(jì)算很難反應(yīng)的，因?yàn)樗械臅r(shí)候不是一次的反射，可能是兩次或者三次，每一次反射光是減少的。如果嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，每一次的反射能量的減少至少在30%左右，后續(xù)的模擬圖上也會(huì)顯示出來(lái)。

左邊是常規(guī)焊帶的模型，右邊像反光焊帶、壓花焊帶基本模型的東西。這種技術(shù)一旦應(yīng)用于組件，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，也是現(xiàn)在組件廠已經(jīng)應(yīng)用了這種技術(shù)，我們經(jīng)常在一些會(huì)議中，有一些光伏的廠，有些廠已經(jīng)在用包括英利已經(jīng)采用這種技術(shù)，這種技術(shù)現(xiàn)在面臨一個(gè)問(wèn)題，相當(dāng)于組件技術(shù)和焊帶廠家有一個(gè)技術(shù)之間的脫節(jié)，兩年前能做成熟批量示意推廣焊帶整個(gè)市面不超過(guò)5家，今年應(yīng)該會(huì)多一些，將近10家有儲(chǔ)備的技術(shù)，能夠批量生產(chǎn)，也會(huì)在五六家左右的水平上，就是能適合批量推廣的。但是又面臨了一個(gè)問(wèn)題，大家做的五花八門(mén)，有四個(gè)突起的，有五個(gè)突起，還有六個(gè)，當(dāng)然還有更多或者更少，但是哪種結(jié)構(gòu)更有利于光學(xué)損失的降低呢?從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，因?yàn)檫@種技術(shù)目前掌握在少數(shù)的幾個(gè)焊帶廠，對(duì)這些光伏廠的交流還是比較欠缺，出于一種保密的狀態(tài)，所以各研究各的，中間其實(shí)是有一些脫節(jié)的。在這種情況下，組件廠如何區(qū)分這些焊帶，現(xiàn)在的實(shí)際情況我們了解的，每一批焊帶或者說(shuō)應(yīng)用技術(shù)的焊帶，應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，其實(shí)很難從進(jìn)廠檢驗(yàn)的這道，從進(jìn)廠的時(shí)候，還沒(méi)有應(yīng)用到批量生產(chǎn)的時(shí)候能區(qū)分出哪種是更利于我，所以現(xiàn)在面臨的問(wèn)題是一旦應(yīng)用這種技術(shù)，組件常規(guī)的監(jiān)測(cè)手段，封裝損失一直是在波動(dòng)的，而且這個(gè)波動(dòng)的比例會(huì)隨著不同焊帶廠家的介入，會(huì)逐漸的加大，所以我們現(xiàn)在必須研究一種很好的手段，去避免，在焊帶應(yīng)用于組件之前，就把風(fēng)險(xiǎn)降低和屏蔽。

下一部分主要講分析模型的建立，我們還是要建立在真實(shí)的焊帶表面基礎(chǔ)上，從設(shè)計(jì)之初的時(shí)候，每家焊帶或者說(shuō)這種技術(shù)，無(wú)論是反光膜或者是圓形焊帶，像圓形焊帶實(shí)際焊出來(lái)表面還不是同心圓，真正完成焊接的時(shí)候，由于焊錫化錫回流角度會(huì)發(fā)生很大變化，實(shí)際模擬中角度一旦發(fā)生變化，在組件上影響一瓦到兩瓦都很正常，所以損失的收益還是比較可觀的，在截面之中我們一般不采用廠家的圖，一般采用實(shí)際分析出的圖。因?yàn)楹笌е黧w是加錫，如果像裁切，或者常規(guī)的切割手段很難獲取真實(shí)的，所以大家是用一種雙組件的膠，透明的膠把它封裝在里面，經(jīng)過(guò)打磨、研磨，這個(gè)就是焊帶真實(shí)的截面，有這個(gè)圖我們才獲得。下一步通過(guò)一些3D軟件，相當(dāng)于把它焊帶表面的真實(shí)形貌完整描述出來(lái)，還是同樣通過(guò)3D軟件、拉伸手段得到反光焊帶或者是其他球形焊帶都可以用這種原理分析，得出它的表面完整真實(shí)形貌。最后一幅圖集成了上面的玻璃，因?yàn)檫@個(gè)原理最終應(yīng)用的是玻璃和空氣的全反射，所以把玻璃加進(jìn)來(lái)。

在模型建立以后，如何去分析這個(gè)模型，從這個(gè)里面我是應(yīng)用了一個(gè)在照明系統(tǒng)常用的永遠(yuǎn)的分析手段，照明系統(tǒng)一般用軟件，這個(gè)也是常規(guī)的軟件，這是一個(gè)光線(xiàn)追跡，我們應(yīng)用他們的設(shè)計(jì)思路加入到分析里邊。從左邊這個(gè)圖可以看到，玻璃和焊帶中間有一個(gè)紅色的小方框，這是我插入的光源，因?yàn)閺恼鎸?shí)的現(xiàn)在已有的軟件之中，很難說(shuō)能做到直接從玻璃的正上方的，設(shè)計(jì)起來(lái)理論計(jì)算比較多。當(dāng)然這個(gè)光插入設(shè)置有很多的，比方可以設(shè)置混合光源，也可以設(shè)置單波長(zhǎng)600納米或者800納米，都可以隨意設(shè)置的。右邊這幅圖雖然設(shè)計(jì)的模型，就要對(duì)各個(gè)模型做一個(gè)參數(shù)的設(shè)定，比方說(shuō)焊帶表面的反射，如果采用的是涂層的方法，設(shè)入的參數(shù)值是慢反射，有漫反射的值，從右邊列表圖可以反射出來(lái)，如果采用類(lèi)似鏡面的反射，反射率是多少，也可以從這里邊去設(shè)置，包括這個(gè)界面，電池一般設(shè)置為吸收面，通過(guò)折射以后到達(dá)電池吸收的光通量來(lái)分析。

這一部分是介紹最主要的內(nèi)容，從模型建立之后就開(kāi)始分析，光線(xiàn)是怎么打到焊帶的表面，然后通過(guò)全反射，又怎么回到電池片的時(shí)候，從上邊最左上角這個(gè)圖可以看到，有的光線(xiàn)是紅色的，紅色代表是一次反射的，綠色是二次反射，這個(gè)模型如果大家硬件條件具備，可以設(shè)置上萬(wàn)條或者幾十萬(wàn)條的光線(xiàn)，如果焊帶設(shè)置有稍微瑕疵，有可能出現(xiàn)三次反射，一般會(huì)用藍(lán)色表示，每一次反射的能量損失多少，我們也可以設(shè)置，比如通過(guò)實(shí)際測(cè)量，單次反射能量的減損是30%或者20%，同樣可以通過(guò)軟件設(shè)置出來(lái)，這樣在左下角的圖中就可可以模擬出光通亮，模擬光包括光的照射面積只能打到焊帶，模擬的的焊帶增益的光通亮。如何量化分析組件光學(xué)損失，處理數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，我們現(xiàn)在有兩種方式，一種比較簡(jiǎn)單但是比較繁瑣，有一種更量化一些，但是這個(gè)需要在應(yīng)用前一兩個(gè)月，收集數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)相當(dāng)?shù)穆闊┮恍蛘吒?xì)心一些。數(shù)據(jù)處理，我們可以建立一個(gè)表格，通過(guò)光通亮的表現(xiàn)，到這一步，我可以判斷拿到這一款的焊帶或者反光膜，或者球性焊帶，到底是優(yōu)是劣，但是我們無(wú)法分析，這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系需要大量的試驗(yàn)去驗(yàn)證，結(jié)構(gòu)我可以不用管，不管是兩個(gè)凹起或者三個(gè)凹起四個(gè)凹起，不管怎樣結(jié)構(gòu)變化，只要確定光通亮，對(duì)應(yīng)的組件功率提升，就是很對(duì)應(yīng)的廣大，當(dāng)然一旦形成這個(gè)表，到時(shí)候我們拿到一種焊帶，通過(guò)光線(xiàn)追跡的方式，就可以在沒(méi)有投入批量生產(chǎn)之前得出這種結(jié)論，這種相對(duì)比較繁瑣，變化起來(lái)比較小，換一種方式，就要重新建立一種模型，重新做一次試驗(yàn)，所以說(shuō)我們現(xiàn)在還有另一種分析方式。下邊介紹第二種分析方式，可以將光通亮的值，得出對(duì)常規(guī)組件做一個(gè)測(cè)試，模擬出預(yù)測(cè)值，應(yīng)用到組件之中，對(duì)功率的提升到底是多少，這個(gè)就涉及到一個(gè)公式的計(jì)算，如何調(diào)整太陽(yáng)模擬輻照度，其實(shí)模擬器參數(shù)設(shè)置一般從200到1200，每平米都可以設(shè)置的，在1000到正負(fù)100平米，可以不用采用濾光片，可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的。

所以說(shuō)我們?cè)O(shè)定的方式就是調(diào)整太陽(yáng)能模擬器，設(shè)置的時(shí)候，基本上會(huì)設(shè)置在一千零多少，設(shè)置多少就靠計(jì)算，通過(guò)前面所得出的光通亮，再通過(guò)玻璃EVA所疊加起來(lái)的透光量，這個(gè)計(jì)算相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，等效模擬來(lái)說(shuō)模擬器增加多少瓦，每平米輻照度打到常規(guī)焊帶的組件上，功率能測(cè)出來(lái)是多少，如果以這個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)模擬各種焊帶技術(shù)或者說(shuō)焊帶表面修飾技術(shù)的一些值。因?yàn)橹虚g有很多是模擬過(guò)程，所以說(shuō)就跟測(cè)試一樣，中間有個(gè)校正因子，這個(gè)校正因子根據(jù)不同電池的吸收不一樣，校正因子會(huì)在一定范圍的變化，應(yīng)該在0.8到1.2期間，這個(gè)校正因子做的越準(zhǔn)確，說(shuō)明模型偏差越小，我們預(yù)期把它設(shè)置到校正因子能到0.9或是1.1左右的時(shí)候，這是相對(duì)來(lái)說(shuō)比較可信的值，在實(shí)際應(yīng)用中也是比較準(zhǔn)確的。

我是以一個(gè)焊帶模型為例子介紹的，焊帶組件的建設(shè)，像白色EVA，或者其他一些反射技術(shù)，如果能通過(guò)直射，能通過(guò)只要是采用玻璃和空氣界面全反射，我覺(jué)得從理論模型能建立起來(lái)，包括一些數(shù)據(jù)收集和對(duì)應(yīng)表建立起來(lái)，都可以采用同樣的模型和同樣原理手段去達(dá)到預(yù)測(cè)值，這種預(yù)測(cè)值在研究和易生產(chǎn)，在實(shí)際中還是比較大的，如果我們有這個(gè)值，同樣也可以指導(dǎo)材料廠家，讓它往那個(gè)方向去改進(jìn)，大家共同努力，從而使組件的功率越來(lái)越高，或者說(shuō)達(dá)到可以預(yù)測(cè)的理論值，從現(xiàn)在來(lái)說(shuō)比方采用球形焊帶或者反光焊帶，大家都有一個(gè)理論值，如果采用這種模型去分析，我們可以很容易的算出來(lái)。

最后我總結(jié)一下我報(bào)告的內(nèi)容，主要有三點(diǎn)，焊帶修飾技術(shù)實(shí)際效果可以通過(guò)建模方式進(jìn)行量化評(píng)估的，第二點(diǎn)光學(xué)追跡通量可以實(shí)現(xiàn)功率變化的組件分析，這個(gè)相當(dāng)于結(jié)合模擬器的調(diào)節(jié)輻照度，最后利用模擬器的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)組件光學(xué)損失。謝謝大家。