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摘要：晶体硅太阳电池组件中使用的焊带基本结构为起导电作用的铜基材和起焊接作用的表面涂锡层。涂锡层成分不同会影响熔点，但对焊带电阻无明显影响。本文通过对比正常焊接工艺及其他两种新型连接方式，指出低电阻焊带能降低组件的串联电阻RS，提高填充因子FF，从而降低组件封装功率损失(power loss)。实际生产中，在不影响碎片率的前提下，推荐使用较厚焊带。
关键词：焊带电阻；封装损失
1前言
晶体硅太阳电池经封装后，组件的功率会小于所有电池片的功率之和。这个差值，就称为组件封装功率损失。如何降低功率损失，是优化组件制造工艺的重要内容。一般认为，组件功率损失与以下因素有关：
(1)不同电流的电池片串联时由于电流不一致(current misrnatch)引起的失配损耗；
(2)串联电阻损耗，包括连接电池片的焊带本身的电阻、焊接不良导致的附加电阻、焊带与电极之间的接触电阻等；
(3)光学损耗，包括焊带遮光、玻璃和EVA等封装材料引起的反射和吸收损失；
(4)热损耗，组件工作时温度升高引起的输出功率下降；
(5)电池片以及组件I-V测试时的误差；
(6)B0或FeB复合中心引起的电池片效率下降。
本文将重点探讨串联电阻损耗对组件功率损失的影响。组件中的串联电阻引起的功率损失，从本质上讲，是转化为焦耳热(Ploss=I2R)消耗掉了。图1表明了封装后的电池组件中串联电阻的组成。降低任何一部分的电阻，都能降低总的串联电阻RS，从而提高填充因子FF，减少功率损失。
2实验平台
我们选用的电池片为公刮生产线上按普通p型工艺正常生产的准方S125和S156电池片。且同次实验使用同一批次同一档次的电池片。组件制作采用国内常用的手工生产线．焊带为行业内广泛使用的某几个厂家的产品。
电池片I-V测试使用Berger测试台，组件I-V测试使用博硕测试台(BSSA60)。焊带电阻测量使用扬子仪器YD2512型直流低电阻测试仪，测试时均截取1m长的焊带。
3实验结果及讨论
3．1焊带电阻
太阳能组件使用的焊带，基本结构为铜基材加表面浸镀涂锡层，其有效电阻可认为是铜基材电阻与潦锡层电阻的井联。我们选取长1m、宽018cm(与电池片正面电极宽度一致)、厚tcm的焊带作为研究对象。涂锡层为Sn／Pb／Ag(62／36／2)或Sn／Pb(60/40)．且单面涂锡层厚度0.025mm；焊带电阻可认为是厚(t一0.005)cm的铜基材与厚度为0.005cm的两层涂锡层的并联。各金属的电阻率为
铜基材的电阻为，
忽略SnPbAg涂锡层中Ag对电阻的影响，则
焊带电阻的真实值应该与式（3)和(5)所描绘的曲线接近．如图2所示，几种常用悍带（不同厂家，不同涂锡层，不同厚度)的电阻，测试值与模拟曲线吻合较好。由此可见，涂锡层的金属成分不同对焊带电阻无明显影响，而只会影响到涂锡层的熔点。
3．2不同电阻焊带实验
我们使用一批效率为17.50％的准方S125电池片，搭配不同的焊带，制作版型为4×9的组件。如表1所示，1m长的0.2×1.8焊带，电阻为59mΩ，而0.16×1.8和0.14×1.8的焊带，电阻则分别提高到了87mΩ和95mΩ。
测试这3种组件的I-V性能，可以发现：如图3所示，焊带由于厚度增加后电阻减小，其对应组件的串联电阻RS也会减小，而填充因子FF和峰值功率Pm则相应增加。使用0.14mm厚焊带的组件RS比使用0.2mm厚焊带的组件要高约15mΩ，相应的FF则低约0.5％。由于0.16mm厚的焊带电阻比0.14mm厚焊带降低不明显，其对应组件的FF反而略有下降，这可能跟测试误差有关。此外，3种组件的开路电压V∝无明显差别，而短路电流Isc也随着焊带厚度增加有略微提升。
在另一组实验中，我们同时改变焊带的厚度和宽度(表2)，发现使用电阻为67mΩ焊带的组件，比电阻为87mΩ焊带的组件，RS降低约15mΩ，FF提升约0.4％(图4)。
3.3非焊接方式制作组件实验
当前，晶体硅组件制作主要是采用技术成熟且成本较低的焊接方式(国内基本是手工焊接，国外则是自动焊接)。但焊接时的高温容易导致碎片，且随着电池片的变薄，这个缺点的影响日益突出。所以，现在有的组件生产厂家也开始使用一些低温连接方式，如导电银胶、导电胶带等。
如表3所示，我们使用导电银胶和导电胶带两种方式，比较了不同电阻焊带对封装功率损失的影响。两组实验的结果都表明，低电阻焊带能降低组件Rs，提高FF。
4结论
组件串联电阻损耗会增加封装功率损失。焊带电阻是串联电阻的组成之一。
焊带电阻主要由焊带本身的尺寸规格和铜基材的材质决定，表面涂锡层的成分不会明显影响焊带电阻。
增加焊带宽度或者厚度，能降低焊带电阻，从而降低组件串联电阻Rs，提高填充因子FF和峰值功率Pm，减少封装功率损失。这种改善无论是对于传统的焊接方式，还是新型的导电银胶或者导电胶带连接，都能起到同样作用。但由于宽于正面电极宽度的焊带会遮挡入射光，引起电流损耗，我们推荐在不影响碎片率的前提下，使用较厚的焊带。
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