MWT背接触组件的抗功率衰减优势
发布日期：2017/9/20
本文工作采用严谨的对比试验方法，研究了常规多晶组件和MWT背接触多晶组件的性能衰减情况。分别对这两种组件在系统安装前和安装运行一年后的各性能参数（包括开路电压、短路电流、填充因子、最大输出功率等）作了测试，结合到测试系统的误差分析，对各性能参数做了详细的分析和讨论。结果表明，常规多晶组件（6×10）的平均功率衰减为4.58W（1.79%），而MWT背接触多晶组件（6×10）的平均功率衰减仅为1.78W（0.69%），即与同样标称功率的常规组件相比，MWT背接触组件的发电功率在光伏系统的实际使用中具有更低的衰减（1.1%以上的抗功率衰减优势），也就是更高的发电能力、更好的可靠性和稳定性。
近些年来，背接触技术和产品因其更高的发电功率、与常规生产线及其它新技术的很好的兼容性、更高的性价比而广受关注。其最明显的优势之一就是电池片之间采用导电背板的联接方式取代了常规组件里电池片之间采用互联条的联接方式，该联接方式的颠覆性改变极大地消除了常规组件因采用互联条联接方式而导致的焊接应力或隐裂纹，这些焊接应力或隐裂纹对常规光伏组件的性能可靠性（最终归结到发电功率）具有非常负面的影响甚至是致命的风险。
本研究基于2014年8月分别利用合格质量的10个常规多晶组件（6×10）和10个MWT背接触多晶组件（6×10）安装的两套小系统。该两套小系统安装在南京冠亚电源设备有限公司厂区。在系统安装之前，在完全一样的测试条件下分别对每个组件的各性能参数进行了测试，系统经过一年的运行后，于2015年8月将所有组件全部从系统中撤下并在完全一样的测试条件下对每个组件再次进行各性能参数的测试。为了验证测试系统的可靠性，在对这些运行了一年的组件进行测试之前，另外安排5个MWT多晶组件按顺序进行测试，并重复4次。根据这些重复测试数据，可以确定测试系统的最大偏差，见表一。
表一：对5个组件重复测试的结果
注：组件A-E依次测试，重复四次。
通过上面的重复测试，对测试系统的可靠性进行确认并获得测试系统的最大偏差后，对运行了一年的常规多晶组件和MWT多晶组件各10个分别进行测试及分析处理。
图一：MWT背接触多晶组件（a）和常规多晶组件的在安装前和使用一年后的开路电压对比。
从图一(a)中可以看出，经过一年的运行后，MWT背接触组件的开路电压没有表现出明显的变化，而图一(b)则表明，常规组件的开路电压表现出一致的变化，即开路电压均呈降低趋势。
但是，无论是MWT背接触组件，还是常规多晶组件，经过一年的运行后，短路电流均无明显的变化，如图二所示。
图二：MWT背接触多晶组件（a）和常规多晶组件的在安装前和使用一年后的短路电流对比。
同样，通过对组件填充因子的测试和分析表明，经过一年的运行后，MWT背接触组件的填充因子表现出微小的降低，而常规多晶组件的填充因子却呈现出一致性的明显降低，如图三所示。
图三：MWT背接触多晶组件（a）和常规多晶组件的在安装前和使用一年后的填充因子对比。
如图四所示是大家最为关心的组件功率对比。可以看出，经过一年的运行后，常规组件的功率衰减更为明显，每个组件为4.58W(1.79%)，而MWT背接触组件的功率衰减显著较小，1.78W(0.69%)，即与常规组件相比，MWT背接触组件的发电功率在光伏系统的实际运行一年后，具有更低的衰减（1.1%以上的抗功率衰减优势）。
图四：MWT背接触多晶组件（a）和常规多晶组件的在安装前和使用一年后的功率对比。
大家知道，在光伏系统正常运行过程中，导致组件功率衰减的因素包括多个方面：硅片里的杂质水平、焊接应力或隐裂、背板的透水性等等。在现有的结构中，这些衰减是不可避免的。因此，本文工作中所观测到的常规多晶组件在运行一年后功率衰减为4.58(1.79%)，属于正常范围。
但是，MWT多晶组件在运行一年后功率衰减为1.78W(0.69%)，即低1.1%的衰减，表现出了更优秀的抗衰减优势。这一抗衰减优势可以通过分析各性能参数的变化很好地加以理解。首先，从上面的测试分析结果中可以看出，两类组件在运行一年后，短路电流均无明显的变化（图二）。但相对于常规组件开路电压的明显降低（图一（b）），MWT背接触组件的开路电压却几乎无变化（图一（a））。而开路电压与电池内的少子复合速率紧密相关，这说明经过一年的运行后，常规组件内的复合中心增加了，导致开路电压降低。能够导致常规组件和MWT背接触组件复合中心差异的只是有无互联条焊接工艺。可以认为正是互联条焊接工艺固有的焊接应力或隐裂的存在并在运行过程不断推进导致了常规开路电压的降低，而MWT组件不存在这一问题。
其次，从填充因子的测试分析也可以看出（图三），与常规组件的填充因子降低比较明显相比，MWT组件的填充因子只有轻微的降低。这一变化可以理解为：一方面是组件和电池电极金属化后的稳定过程导致的，所以都存在一定程度的有限降低；但另一方面，常规组件的填充因子降低更为明显反映了其还有其它衰减因素的存在，比如表现为焊接区域的松动等。另外，与硅片杂质水平和背板的透水性等相关的衰减，常规组件与MWT组件应无明显差别。最终，常规组件因互联条焊接连接造成的开路电压和填充因子的衰减构成了其功率衰减的主要原因，这就导致了MWT组件的功率衰减远低于常规组件。
结合到EL测试，对这两类组件的微观形貌做了比较，图五和图六分别为MWT背接触组件和常规组件安装前和运行一年后的EL对比。
图五：MWT背接触多晶组件安装前（a）和使用一年后（b）的EL对比。
图六：常规多晶组件安装前（a）和使用一年后（b）的EL对比。
可以看出，作为一种常用的观测手段，EL可以分辨比较明显的裂纹，但在微小裂纹的观测方面，显得无能为力。尽管如此，常规多晶组件的EL图像表现出了比MWT背接触组件更为复杂的形貌结构，特别是在互联条边沿区域更为明显。
总之，尽管还有更多更细致的分析测试工作需要进一步开展，包括更长运行时间后的测试分析、MWT单晶组件的类似工作、结合到发电量的数据以及更为详尽的理论研究，以上事实清楚地说明，经过一年的运行后，MWT背接触多晶组件具有比常规多晶组件更优异的抗衰减特性。可以预期，由于常规组件焊接应力或裂纹的存在，随着运行时间的推移，MWT背接触组件的抗衰减特性将会得到更加明显的体现，对提高系统的发电量和稳定性极具意义。
来源：摩尔光伏
