前言

晶體硅電池是光電轉(zhuǎn)化的核心器件，但是由于單片電池片的電壓、電流、功率有限，所以要將電池片串并聯(lián)起來(lái)，使它具有滿(mǎn)足用電設(shè)備和工業(yè)化用電要求的電壓、電流、功率。但是，由于晶體硅電池物理脆性，容易碎裂，因此需要將電池片封裝，做成組件進(jìn)行保護(hù)。

晶硅光伏組件主要分為：

常規(guī)組件（組成：玻璃、EVA、晶硅電池、背板、鋁框、接線盒等）；

透明組件（組成：玻璃、EVA、晶硅電池、透明背板、鋁框、接線盒等）；

雙玻組件（組成：玻璃、PVB、晶硅電池、玻璃背板、接線盒等）；

無(wú)框組件（沒(méi)有鋁框的常規(guī)組件和透明組件）；

組件的設(shè)計(jì)主要考慮三點(diǎn)：

物理電學(xué)性能

組件的功率大小，尺寸，承載、安裝等要求。物理電學(xué)性能需要滿(mǎn)足IEC61215和IEC61730或UL1703。

使用的環(huán)境

針對(duì)組件使用的環(huán)境不同，需要特殊化設(shè)計(jì)，例如：

組件用于沿?；蚝u地區(qū)，那么組件需要具有耐鹽霧、防腐蝕的性能。此時(shí)，組件需要滿(mǎn)足IEC61701的標(biāo)準(zhǔn)要求。

針對(duì)農(nóng)業(yè)地區(qū)，需要組件具有抗氨氣腐蝕的能力，組件需要滿(mǎn)足IEC62716的標(biāo)準(zhǔn)。

性?xún)r(jià)比最佳化

組件的設(shè)計(jì)需要兼顧組件的性能和成本，使得組件的性?xún)r(jià)比達(dá)到最佳化。

透明組件

透明組件的用途

透明組件根據(jù)設(shè)計(jì)不同，可以得到不同的透光率，所以透明組件廣泛的應(yīng)用于屋頂及光伏建筑一體化（BIPV）等。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)前言

首先透明組件的原材料必須符合材料符合組件工廠材料導(dǎo)入的標(biāo)準(zhǔn)，材料測(cè)試符合性能質(zhì)量要求，參考標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)原材料的規(guī)格書(shū)、認(rèn)證信息，以及工廠根據(jù)IEC61215或UL1703演化而來(lái)的原材料測(cè)試。

其次，由于透明組件涉及變量較多（如尺寸、透光率、電池片功率、電池片數(shù)量、物料價(jià)格成本、人工成本、制造成本等），因此這里化歸處理，考慮透光率、成本(元/W)，以及曲線圖中過(guò)原點(diǎn)的直線的最大斜率=透光率/(元/W)。

透光率=｛1-（電池片面積*電池片數(shù)量）/組件面積｝×玻璃透光率×透明背板透光率。

成本（元/W）=（電池片+其它物料成本）/組件瓦數(shù)。

最大斜率=透光率/(元/W)--------過(guò)曲線與原點(diǎn)的直線的最大斜率。

透明組件的物料組成如表1所示。

表1透明組件的物料組成

2.2電池片功率數(shù)量一定，其它不定，確定最佳性?xún)r(jià)比

任意組件，當(dāng)電池片數(shù)量、功率一定，隨著組件尺寸的增大，透光率將增大，成本相應(yīng)增加。以透光率與成本（元/W）為坐標(biāo)軸作圖可以得到最佳的性?xún)r(jià)比的點(diǎn)。下面分析引出以透光率與成本（元/W）之間的關(guān)系圖。

分析如下：

組件透光率Z與組件的面積變化率X之間的關(guān)系

Z=｛1-（電池片面積*電池片數(shù)量）/組件面積（1+X）｝×玻璃透光率×透明背板透光率。

令：（電池片面積*電池片數(shù)量）/組件面積=a

玻璃透光率×透明背板透光率=b

所以，Z=｛1-a/（1+X）｝b,其中，a,b>0,且為常數(shù),Z>0，X≥0。

對(duì)組件透光率Z與組件的面積變化率X作趨勢(shì)圖，如圖1所示：

圖1組件透光率Z與組件的面積變化率X的趨勢(shì)圖

組件成本C（元/W）與組件的面積變化率X之間的關(guān)系

C=｛（電池片+接線盒+條形碼+標(biāo)貼+其它物料成本（1+X）｝/組件瓦數(shù)

=（電池片+接線盒+條形碼+標(biāo)貼）/組件瓦數(shù)+｛其它物料成本（1+X）｝/組件瓦數(shù)

令：A=電池片+接線盒+條形碼+標(biāo)貼）/組件瓦數(shù)

B=其它物料成本/組件瓦數(shù)

所以，C=A+B(1+X)，其中X>0,A>0,B>0，AB均為常數(shù)，

對(duì)組件成本C（元/W）與組件的面積變化率X之間的關(guān)系作趨勢(shì)圖，如圖2所示：

圖2組件成本C（元/W）與組件的面積變化率X的趨勢(shì)圖

由圖2可見(jiàn)，隨著X的增大，C也線性增大。

以透光率與成本（元/W）為坐標(biāo)軸作圖。

根據(jù)圖1，圖2，做出組件透光率和成本之間的關(guān)系圖3。

圖3組件透光率與組件成本（元/W）的關(guān)系圖

由圖3可見(jiàn)，在Q點(diǎn)位置，經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的直線的斜率最大，即透光率/成本的值最大，性?xún)r(jià)比最佳。

組件透光率與組件成本（元/W）的關(guān)系圖，對(duì)所有透明組件應(yīng)該具有普適性。

2.3組件透光率、型號(hào)一定，電池片功率不定，確定最佳性?xún)r(jià)比

當(dāng)組件透光率確定后（電池片的數(shù)量和組件尺寸也確定），此時(shí)變化電池片的功率，研究成本（元/W）和透光率的變化趨勢(shì)，確定最佳的性?xún)r(jià)比。

C成本（元/W）=（電池片+其它物料成本）/組件瓦數(shù)

=電池片/組件瓦數(shù)+其它物料成本/組件瓦數(shù)

令：a=電池片/組件瓦數(shù)---定值

b=其它物料成本/組件瓦數(shù),由于其它物料成本不變，所以隨著組件瓦數(shù)的增加，b值減小。即C減小，而透光率不變。

如圖4所示，

圖4透光率與成本之間的關(guān)系圖

由圖4可見(jiàn)，當(dāng)電池片的功率增加時(shí)，組件的功率增加，C（元/W）減小，透光率不變，性?xún)r(jià)比增加。

因此，提高電池片功率，有利于提高性?xún)r(jià)比。

2.4透光率、電池片型號(hào)一定，組件大小不定，比較性?xún)r(jià)比

在電池片功率型號(hào)一定，透光率一定，電池片數(shù)量不同的情況下，比較大組件和小組件之間性?xún)r(jià)比（透光率/成本（元/W））的變化趨勢(shì)。

成本C=（電池片+接線盒+條形碼+標(biāo)貼+其它物料成本）/組件瓦數(shù)

=（接線盒+條形碼+標(biāo)貼）/組件瓦數(shù)+（電池片+其它物料成本）/組件瓦數(shù)

令：a=（接線盒+條形碼+標(biāo)貼）/組件瓦數(shù)

b=（電池片+其它物料成本）/組件瓦數(shù)

即成本C=a+b

其中，a隨著組件的功率增大，而減小。

b基本不變。

所以，在電池片功率型號(hào)一定，透光率一定，電池片數(shù)量不同的情況下，大組件性?xún)r(jià)比（透光率/成本（元/W））高于小組件性?xún)r(jià)比。

2.5透光率、尺寸、功率相同、比較單多晶組件性?xún)r(jià)比

當(dāng)單晶和多晶組件的尺寸、透光率、功率相同的情況下，由于多晶的價(jià)格低于單晶的價(jià)格，因此，多晶組件的性?xún)r(jià)比高于單晶組件的性?xún)r(jià)比。

結(jié)語(yǔ)

任意透明組件，當(dāng)電池片規(guī)格數(shù)量一定，隨著組件尺寸的增大，透光率將增大，成本相應(yīng)增加。以透光率與成本（元/W）為坐標(biāo)軸作圖可以得到最佳的性?xún)r(jià)比的點(diǎn)。

當(dāng)組件透光率、電池片數(shù)量、組件尺寸一定，電池片功率越大，組件的性?xún)r(jià)比越高（透光率的變化趨勢(shì)/成本（元/W））。

當(dāng)電池片功率型號(hào)一定，透光率一定，電池片數(shù)量不同的情況下，大組件性?xún)r(jià)比（透光率/成本（元/W））高于小組件性?xún)r(jià)比。

當(dāng)單晶組件和多晶組件的尺寸、透光率、功率相同的情況下，多晶組件的性?xún)r(jià)比高于單晶組件的性?xún)r(jià)比（透光率/成本（元/W））。

常規(guī)組件

常規(guī)組件的原材料必須符合材料符合組件工廠材料導(dǎo)入的標(biāo)準(zhǔn)，材料測(cè)試符合性能質(zhì)量要求，參考標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)原材料的規(guī)格書(shū)、認(rèn)證信息，以及工廠根據(jù)IEC61215或UL1703演化而來(lái)的原材料測(cè)試。或特殊要求的，如針對(duì)沿海地區(qū)或海島，組件要滿(mǎn)足防鹽霧IEC61701的標(biāo)準(zhǔn)要求。針對(duì)農(nóng)業(yè)地區(qū)，組件需要滿(mǎn)足抗氨氣腐蝕IEC62716的標(biāo)準(zhǔn)。

常規(guī)組件的性?xún)r(jià)比：成本/功率即元/W。

電池片數(shù)量一定，組件尺寸一定，隨著電池片功率的增加，組件的性?xún)r(jià)比增加。

電池片型號(hào)一定，電池片數(shù)量不定。隨著組件尺寸的增加，性?xún)r(jià)比（元/W）增加。

單晶組件和多晶組件，尺寸、功率相同，多晶組件性?xún)r(jià)比高于單晶組件性?xún)r(jià)比（元/W）。

無(wú)框常規(guī)組件

性?xún)r(jià)比（元/W）規(guī)律與常規(guī)組件相同。

無(wú)框透明組件和雙玻組件

性?xún)r(jià)比（透光率/成本（元/W））規(guī)律與透明組件相同。

組件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)流程

以上組件在進(jìn)行性?xún)r(jià)比的規(guī)律確定后，進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)。

如圖5所示：

結(jié)論

本文重點(diǎn)分析了常規(guī)組件、透明組件、無(wú)框組件（常規(guī)和透明）、雙玻組件的設(shè)計(jì)流程中的前期最佳的性?xún)r(jià)比設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)中充分結(jié)合了成本的核算。

當(dāng)最佳性?xún)r(jià)比設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)入后續(xù)的常規(guī)流程即：原材料檢測(cè)、工業(yè)設(shè)計(jì)組件的圖紙、整理BOM表、制作組件、對(duì)組件樣品進(jìn)行相關(guān)的IEC/UL標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)、小批量實(shí)驗(yàn)、價(jià)格制定、認(rèn)證宣傳、正式量產(chǎn)。

可以根據(jù)客戶(hù)的定制，定制的組件可以參考最佳性?xún)r(jià)比的設(shè)計(jì)，進(jìn)行對(duì)比。