晶硅組件與薄膜組件在光伏電站應用差異及發(fā)電效果對比

1、太陽庫專注為您建光伏電站晶硅組件與薄膜組件在光伏電站應用差異及發(fā)電效果對比傳統(tǒng)能源存儲量有限，不能過度開發(fā)使用，各國都積極推廣可再生能源，希望改變能源結(jié)構(gòu)，其中太陽能成為新能源中的焦點。本文對光伏電站系統(tǒng)做了簡單介紹，并就在電站設(shè)計中，對使用的晶硅組件與雙結(jié)硅基薄膜組件產(chǎn)生的差異做了分析，同時對兩種組件產(chǎn)品在發(fā)電輸出上做了數(shù)據(jù)比較。根據(jù)分析結(jié)果和實例可以看出，晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件產(chǎn)品各具優(yōu)缺點，需根據(jù)實際情況進行選用。一、引言：傳統(tǒng)能源日益緊張，各國都投入更大的人力和物力研究開發(fā)新的再生能源。如何能夠更加合理使用能源，提高能源的利用效率變得比以往更加具有現(xiàn)實和長遠的意義。太陽能因其具有資

2、源豐富，分布廣泛，綠色環(huán)保等優(yōu)點，成為新能源中的焦點。如今太陽能一般用作發(fā)電，在各國政府推出各種利好政策的激勵下，大型地面電站在近幾年被大力推廣。如何有效的降低光伏電站的系統(tǒng)建設(shè)成本，提高系統(tǒng)發(fā)電效率，成為光伏企業(yè)考慮的主要方向。本文主要對傳統(tǒng)的多晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件在光伏電站系統(tǒng)中的差異表現(xiàn)進行分析，并對安裝在同一地區(qū)光伏電站中的晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件的發(fā)電數(shù)據(jù)做了對比。二、光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有很多類型，這里以太陽能光伏并網(wǎng)大型地面電站發(fā)電系統(tǒng)為例進行介紹。光伏地面電站發(fā)電系統(tǒng)簡化后如圖1所示，由太陽能電池陣列，并網(wǎng)逆變器，并網(wǎng)保護裝置，以及連接這些設(shè)備的布線

3、及匯流箱，安裝在交流側(cè)的電表，升壓變壓器等構(gòu)成。太陽能電池產(chǎn)生直流電，直流電通過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流電后并入電網(wǎng)，可以與電力公司提供的交流電一起使用。圖1 并網(wǎng)型光伏地面電站系統(tǒng)簡化圖太陽能組件是由數(shù)十個太陽能電池單元進行封裝構(gòu)成，太陽能組件陣列是由若干個太陽能電池組件串聯(lián)及并聯(lián)連接構(gòu)成。光伏系統(tǒng)的容量是由太陽能電池組件的最大輸出功率之和來表示的。系統(tǒng)的輸出功率取決于輻射照度和太陽能電池單元的溫度。1逆變器的作用是將太陽能組件陣列產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換成與電力公司供給的相同電壓和頻率的交流電。三、晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件介紹1、晶硅組件(多晶硅)介紹多晶硅光伏組件是由玻璃、EVA、電池片、背板和電

4、池板等組成(如圖2所示)。由于多晶硅組件價格合理且性能良好，所以在市場上占有比較大的份額。圖2 多晶硅光伏組件的結(jié)構(gòu)示意圖目前多晶硅組件的轉(zhuǎn)換效率約在15%，比單晶硅產(chǎn)品略低，但是比非晶硅組件轉(zhuǎn)換效率要高。多晶硅電池沒有光致衰退效應，略微的材料質(zhì)量差異不會導致太陽能電池受影響。但是多晶硅電池片單片功率存在一定差異性，同樣面積的組件功率好存在一定差異(通常情況存在20Wp-30Wp的差異)。多晶硅電池片的另一優(yōu)點是在單位面積上可獲得較高和穩(wěn)定的發(fā)電性能。目前標稱的多晶硅組件的使用壽命在25年。2、雙結(jié)硅基薄膜組件介紹硅材料目前是太陽能電池的主導材料，而非晶硅太陽能電池使用的硅材料約為晶硅電池的百

5、分之一，這就大大降低了原材料成本。雙結(jié)硅基薄膜組件是由玻璃基板，透明導電層，半導體層等構(gòu)成(如圖3所示)。雙結(jié)硅基薄膜組件可應用于建筑整合式應用，屋頂，以及大型地面電站。目前，雙結(jié)硅基薄膜組件的實驗室轉(zhuǎn)換效率以及達到15%，量產(chǎn)后的效率約在10%。圖3雙結(jié)硅基薄膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖近年來，很多機構(gòu)投入大量時間精力研究雙結(jié)硅基薄膜組件，在于其具有以下優(yōu)點：(1)與晶硅組件相比，雙結(jié)硅基薄膜組件在相同的遮蔽面積下功率損失較小(弱光情況下發(fā)電性能更好);(2)有更好的功率溫度系數(shù);(3)只需要少量的硅原料;(4)沒有內(nèi)部電路短路問題(聯(lián)機已經(jīng)在串聯(lián)電池制造時內(nèi)建);(5)原材料供應不會出現(xiàn)短缺問題;(

6、5)可建筑材料整合性運用(BIPV)，更為美觀。但是，因雙結(jié)硅基薄膜組件的前期投入資產(chǎn)過大(主要是設(shè)備)，而導致雙結(jié)硅基薄膜組件無法大規(guī)模推廣。四、晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件在電站系統(tǒng)中的應用1、晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件在電站系統(tǒng)中的優(yōu)缺點晶硅(多晶硅)組件和雙結(jié)硅基薄膜組件因其各自的特點，均在大型地面電站中得到了應用。在實際應用過程中，與雙結(jié)硅基薄膜組件相比較，多晶硅組件的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：單位面積輸出功率更高。1平米的雙結(jié)硅基薄(1)膜組件輸出功率約為78Wp,而相同面積的多晶硅組件的輸出功率約在147Wp。(2)除組件外，其他配套產(chǎn)品的成本更低。因晶硅組件的單位面積出功率約為雙結(jié)硅基薄膜

7、組件的2倍，那么建設(shè)同樣大小的太陽能光伏電站，晶硅組件使用的數(shù)量約為雙結(jié)硅基薄膜組件的一半，那么所需要的電氣設(shè)備和電纜的耗量，在使用晶硅組件的電站中比使用雙結(jié)硅基薄膜組件的要小很多。(3)占地面積更小。建設(shè)同樣容量的電站，因所需要的晶硅組件的數(shù)量要遠少于雙結(jié)硅基薄膜組件，則相應的，使用晶硅組件的光伏電站的占地面積比雙結(jié)硅基薄膜組件要小很多，使得系統(tǒng)成本更優(yōu)。(4)晶硅組件的結(jié)構(gòu)使得其比雙結(jié)硅基薄膜組件更易運輸。因大型地面電站大都建于偏遠地區(qū)，需經(jīng)海運、陸運等多種途徑才能到達項目現(xiàn)場，在運輸過程中，雙結(jié)硅基薄膜組件(尤其是無邊框型的產(chǎn)品)因其自身的玻璃結(jié)構(gòu)，在相同的包裝情況下，更易出現(xiàn)碎裂，而晶

8、硅組件很少出現(xiàn)這種情況。(5)便于安裝。晶硅組件重量較雙結(jié)硅基薄膜組件更輕，在安裝現(xiàn)場，更容易安裝到支架上。晶硅組件在電站應用中出現(xiàn)的缺陷主要為，在出現(xiàn)遮陰的情況下，容易形成孤島效應，這將極大的降低整個陣列乃至電站的功率輸出。雙結(jié)硅基薄膜組件在電站應用中，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在：(1)功率溫度系數(shù)小。雙結(jié)硅基薄膜組件的溫度系數(shù)約為-0.19%/，而晶硅組件的溫度系數(shù)約為-0.44%/，說明雙結(jié)硅基薄膜組件在夏天，熱帶地區(qū)或是沙漠地區(qū)的每瓦發(fā)電量要略高于晶硅組件。(2)在光照弱或者出現(xiàn)遮陰的情況下，使用雙結(jié)硅基薄膜組件的光伏電站的發(fā)電量要略高于使用晶硅組件建設(shè)的光伏電站。如上述對晶硅組件在電站應用的優(yōu)

9、勢分析，可看出雙結(jié)硅基薄膜組件的缺陷集中在因發(fā)電效率低下，而導致的需更多的配套電氣產(chǎn)品，占有更大面積的土地，需要更多的人工，同時，在運輸和安裝上更有難度。2、應用實例實際應用中，使用CHSM 6612P-290W晶硅組件和裝有CHSM 5001T-115W雙結(jié)硅基薄膜組件的太陽能光伏電站在發(fā)電輸出方面的對比數(shù)據(jù)如表1所示。這兩組數(shù)據(jù)取自同一經(jīng)緯度的兩個電站，電站的建設(shè)地在泰國北標府附近。因此，兩個項目的日照及氣候條件相近，且均采用正泰電源生產(chǎn)的CPS 100kW逆變器，其轉(zhuǎn)換效率為97.6%。泰國位于赤道附近，常年高溫，雨季較長，根據(jù)理論分析，雙結(jié)硅基薄膜組件的發(fā)電性能應優(yōu)于晶硅組件。下表1為

10、2013年1月到9月每兆瓦的光伏電站實際測得的發(fā)電數(shù)據(jù)，其中雙結(jié)硅基薄膜組件的總發(fā)電量輸出略低于晶硅組件。實際上，薄膜電站由于技術(shù)原因，相同功率所需要的太陽能組件數(shù)量要遠多于普通晶硅電站，所以其電站系統(tǒng)損失要大于普通晶硅電站。因此從實際數(shù)據(jù)上來看，如果剔除系統(tǒng)損失因素的影響，雙結(jié)硅基薄膜組件在單位日照時間的發(fā)電量上要高于晶硅。但是隨著電站規(guī)模的擴大，薄膜電站的系統(tǒng)損失也將由于受組件數(shù)量影響而變大，導致實際發(fā)電量的變低。實際上，太陽能光伏電站的發(fā)電輸出受很多因素的影響，除自然環(huán)境外，還有設(shè)備的不正常運行也會很大程度的影響輸出，因此實測數(shù)據(jù)的差異不能完全歸因于組件的性能表現(xiàn)。表1 2013年晶硅電站和薄膜電站發(fā)電數(shù)據(jù)五、結(jié)論以上的分析和數(shù)據(jù)對比的主要目的并非是要說明哪個組件更好，晶硅組件和雙結(jié)硅基薄膜組件各有優(yōu)勢，也存在缺陷，如何挑選合適的產(chǎn)品用于合適的市場，使得電站的效益最優(yōu)化是最終的目的。如今晶硅組件成本大幅下降，使得其在大型地面電站的建設(shè)中更受歡迎。考慮這個因素，雙結(jié)