增益5W-10W？！MBB光伏组件有望实现！

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作者：韩燕旭，李燕芝，冯琪宇等

通过优化光伏电池栅线结构，将常规电池的栅线结构由5主栅优化为12主栅（通常称之为MBB结构）。对不同栅线结构的光伏电池和组件进行电学性能的测试对比，对比测试结果表明：MBB主栅结构的设计能够有效降低电池和组件的串联电阻和遮光面积，进一步增大电学增益和光学增益，将光伏组件的输出功率提升5 W～10 W。 

自1954年D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson在贝尔实验室发明首款单晶硅电池组件以来，光伏行业在全球范围开始了大规模的快速发展。现如今市场竞争日趋激烈，各太阳能电池组件生产厂商无不在降低成本和提升质量上精益求精。特别是目前国内以“领跑者基地”为主的政策支持，在更低的制造成本基础上，获取更高的组件功率输出成为目前行业内各公司追求的目标。在此背景下，对传统电池和组件生产线略作修改，MBB主栅结构的组件能够获得较高的功率输出。试验结果表明，在同样的制造和测试条件下， MBB主栅结构的组件能够有效提升组件功率5W～10W。

1 理论分析 

1.1 光伏组件的功率输出过程 

光伏组件是由光伏电池作为发电单元，利用焊带作为连接，采用玻璃、EVA、板、铝框和接线盒进行封装构成。光伏组件受日光照射后产背生电流，经过焊带、汇流条和接线盒进行输出，最终实现在负载端进行发电。在整个电量的产生过程中，导致电量损耗主要有两个方面的原因：光学损耗和电学损耗。电学损耗主要是由电池本身栅线的存在对电池发光面积的 遮挡及组件结构中玻璃等带来的对入射光强度的吸收损耗，电学损耗主要是因为电池片本身的电阻和焊带、 汇流条、接线盒等系列组成部件的电阻形成的内阻效 应。因此，在相同条件下，想要获得更大的电量输出，降低组件的光学损耗和电学损耗是两个关键因素。 

1.2 MBB电池和五主栅电池的栅线设计

MBB电池和常规五主栅电池采用的是相同的原辅材料和发电结构，区别仅在于正面栅线的设计。在本文中，所涉及的 MBB电池选用12主栅设计，细栅设计为106 根，主栅宽度设计为0.4 mm。常规五主栅电池主栅设计为5 根，宽度为1.0 mm。制成组件后，所匹配使用的焊带相应的进行调整，MBB组件使用焊带为圆形焊丝，焊丝截面直径为0.4 mm，五主栅电池使用截面尺寸为1.0 mm×0.25 mm的焊带。 

1.3 MBB组件和五主栅组件的功率损耗分析 

1.3.1 光学损耗 

如图1所示，入射光线通过封装玻璃入射至电池表面，被电池吸收，焊带作为光伏电池的连接部件，存在对入射光线的阻挡，造成损耗。在 MBB组件中，截面为圆形的焊丝，在接收到入射光线后对光线进行反射，部分光线到达玻璃后进行反射，二次入射到光伏电池 的表面。五主栅结构中，入射光线照射到焊带表面会被垂直反射出封装玻璃。对比两种结构，MBB组件的光学损耗更低，经过测试，在焊带位置，MBB结构能够减少70%的光学损耗。 

1.3.2 电学损耗 

MBB电池采用12根主栅设计，在相同的细栅设计情况下，主栅距离细栅的间距更短，因此MBB电池自身串联电阻更低。制作成组件后，MBB组件使用焊丝的截面积为3.14×0.2mm×0.2mm×12=1.51mm2，五主栅组件使用5根焊带的截面积为1mm×0.25mm×12=1.25mm2。相比五主栅组件，MBB组件的焊接串阻将会更低，带来更低的电学损耗。

2 实验设计 

2.1 实验样品 

实验样品全部采自潞安太阳科技有限责任公司生产线，所用硅片厚度为 200 um，生产电池按照 0.1%作 为一个分档区间，组件按照5W作为一个分档区间。 

2.2 实验步骤 

选用多晶硅片，在相同工艺条件下制作五主栅电池和 MBB电池，在相同的测试条件下，对生产的电池 进行分档统计，得到不同印刷图形的电池效率分布图， 并对两种电池的电学性能参数取平均值进行统计对比。 选取平均效率的电池制作组件，生产中使用的辅材和 测试条件均为一致，对产出的组件按照 5 W一档的原则进行分档，对两种组件的电学性能参数取平均值进行统计对比。

3 实验对比和分析 

3.1 五主栅电池和MBB电池的电学性能对比 

实验中，选择相同的硅片作为两种结构电池的基材，分别选择稳定生产的数据进行对比，得到五主栅电池的效率分布如图2所示，平均效率为18.55%，按照电池的归档原则，划分为 18.5%档位。选择稳定生产的MBB电池对应的效率分布如图3所示，平均效率为19.00%，按照同样的电池归档原则，划归为19.0%档位。

根据图2和图3的对比，MBB电池相对常规的五栅电池，在相同制造工艺的条件下，效率提高了0.4%左右。 将两种电池的电学参数摘录，对比如表1所示。 对比可以看出，两种电池的 UOC没有变化，说明两者电池的发电结构是几乎一致，但是 MBB电池的ISC为9.396，相对常规五栅电池的 ISC9.081有明显的提高。结果表明：MBB电池效率的提升，主要是由于短路电流的升高。 

3.2 五主栅组件和MBB组件电学性能的对比 

分别选择两种电池具有代表性的效率18.5%的五栅电池和 18.9%的MBB电池制造组件，同样采用相同的组件辅材和测试条件，得到组件的功率分布如表2所示。

相对于五栅组件的串联电阻为0.445Ω，MBB组件的串联电阻更低，为0.267Ω，因此在输出功率上， MBB组件的输出功率为277.5W，相对五栅组件提升了约为5.7W。同时，对五栅组件和MBB组件的功率分布也做简单统计，统计结果显示，效率为18.5%的五主栅电池制作的组件功率主要分布在270W～275W之间，效率为18.9%的 MBB电池制作的组件功率主要分布在275W～280W之间，按照组件以5W作为归档阶梯的归档方式，MBB组件的功率提高了一个档位，整体功率提升约为5W左右。 

4 结语 

简单描述了两种不同印刷图形的电池在制成组件后的不同功率表现。在生产线上，采用相同的硅片作为制作电池的基材，选用相同的组件封装材料，整体的电池和组件工艺维持一致的情况下，由于 MBB组件采用的电池优化了主栅结构，有效降低了串联电阻，功率提升5.7W，将组件的整体功率提升了一个档次。MBB组相对于传统工艺，没有发生根本的结构变化，对于生产企业而言，可以在有效控制成本的基础上，对生产线做简单改造升级，就能够提升一个档位的功率，这对于目前的组件企业无疑是一个提升功率的有效途径。

来源：山西潞安太阳科技有限责任公司

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