光伏發(fā)電電池組件工作原理結構

1、光伏發(fā)電電池組件工作原理結構9. 光生伏打效應1839年，法國物理學家在實驗室意外發(fā)現(xiàn)，兩片金屬浸入溶液構成的伏打電池中，當受到光照時會產(chǎn)生額外的伏打電動勢，他把這種現(xiàn)象稱為“光生伏打效應”，簡稱光伏效應。晶體硅半導體把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓馍蛐陌l(fā) 電方式，稱為光伏發(fā)電，太陽能電池又稱為光伏電池。10. 太陽能電池工作原理太陽光照射在半導體晶體硅的PN結上，激發(fā)電子和空穴相互運動，N區(qū)的空穴向P區(qū)運動，P區(qū)的電子向 N區(qū)運 動，使太陽能電池受光面（N型硅）有大量負電荷（電子） 積累，而在太陽能電池背光面（ P型硅）有大量正電荷（空 穴）積累。如果在受光面和背光面各引出導線連接負荷，導 線

2、與負荷上就有電流通過，電流從背光面流向受光面，背光 面（P型硅）為正極，受光面（N型硅）為負極。如圖二所 示:受光面N型硅爪迪串木oP型睚老）&7-一0芯卑：背光面r_電流圖二：晶體硅太陽能電池工作原理示意11. 太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點（1）取之不盡，用之不竭，不受地域、海拔等因素制 約，只要有光照，就可以發(fā)電。（2）隨處可得，就近供電，可避免長距離輸電造成的 損耗。（3）不用燃料、不用水，有陽光就發(fā)電，運行成本低， 不排廢棄物，無污染，無噪聲，真正的綠色環(huán)保新型能源。（4）無運轉(zhuǎn)部件，維護簡單，可實現(xiàn)無人值守。（5）系統(tǒng)構成簡單，建設周期短（如果設備、材料供 應到位，10MW/電站三個

3、月可建成），方便靈活，極易組合、 擴容12. 太陽能光伏發(fā)電的缺點(1) 間歇性、隨機性發(fā)電，受氣候影響較大，夜間需 要用電卻不能發(fā)電。(2) 能量密度較低，占地面積大。(3) 轉(zhuǎn)換效率低，晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率為13% 17%非晶體硅光伏電池只有 6%8 %加之能量密度較低， 難以形成高功率發(fā)電系統(tǒng)。(4) 初始投資高，相對火力發(fā)電其電價目前還較高，投資回收期長。13. 太陽能電池組件的分類目前社會上應用較多的太陽能電池組件可分為三類，單晶硅太陽能電池組件，多晶硅太陽能電池組件，非晶硅薄膜 太陽能電池組件，三種太陽能電池組件實物見圖三所示:多晶硅組件單晶硅組件非晶硅薄膜組件圖三：三種太陽能電

4、池組件實物圖單晶硅電池片是由圓形硅棒切片形成，一般尺寸為125X125 mm,為制作組件排列方便，經(jīng)切邊后形成有倒角的 正方形，制作成組件后組件中間有許多白色孔洞。多晶硅電 池片是由方形硅錠切片形成，一般尺寸為156X156 m,制作成組件后電池片排列密實，這也是判斷單晶硅組件與多晶硅組件的本質(zhì)區(qū)別，本手冊所講太陽能電池組件均為單晶硅或 多晶硅組件。單晶硅電池片與多晶硅電池片見圖四所示:單晶硅電池片多晶硅電池片圖四：單晶硅電池片與多晶硅電池片14. 太陽能電池組件的構成太陽能電池組件從受光面到背光面大致分為五層結構：第一層：受光面，低鐵、超白、絨面鋼化玻璃，玻璃架空后采用$ 38鋼球垂直距離1

5、米掉下，玻璃完好無損。第二層：EVA膠（乙烯與醋酸乙烯共聚物）。第三層：電池片，用互聯(lián)條（薄銅片條）串聯(lián)后從接線盒引出。第四層：EVA膠（乙烯與醋酸乙烯共聚物）。第五層：背光面，TPT （薄膜-聚酯-薄膜復合材料，簡稱塑料王）注：五層結構疊加后，用鋁合金邊框緊固，加裝接線盒，為防止熱斑效應，盒內(nèi)裝有13個旁路二極管，兩根 4mm2光伏專用電纜引出 0.9m，接上MC4插頭。如圖五所示：圖五：太陽能電池組件結構圖注：無論單晶硅電池組件或多晶硅電池組件，結構均相同。15. 太陽能電池組件主要性能參數(shù)(1) 短路電流Isc :將太陽能電池組件正負極短路的電 流，一般在5A9A。(2) 開路電壓Uoc

6、：將太陽能電池組件正、負極分開，測量其兩端的電壓即為開路電壓，一般在30V50V。（3）峰值電流Imp:又稱工作電流，是太陽能電池組件輸出最大功率（標稱值）時的電流，一般比短路電流小 0.3A 0.7A。（4）峰值電壓Ump又稱工作電壓，是太陽能電池組件輸出最大功率（標稱值）時的電壓，一般比開路電壓小20%左右。（5）峰值功率 Pmax又稱最大輸出功率，是太陽能電池組件峰值電壓與峰值電流的乘積，峰值功率單位是W,峰值功率的大小取決于太陽輻照度。電池組件的標稱功率一般是按峰值功率標注， 單位是WP其出廠測試條件為：輻照度 1KW/n2,溫度 25C,光譜 AM1.5。（6）填充因子FF:由于太陽

7、能電池組件的輸出電壓與 電流的特性曲線是非線性的，在非線性曲線的某一點可以得 到峰值電壓Ump和峰值電流Imp,這一點就是峰值功率 Pmax） FF=（峰值電壓x峰值電流 ）+ （開路電壓x短路電流 ）=峰 值功率Pma炸（開路電壓x短路電流），F(xiàn)F是評價太陽能電 池組件性能好壞的重要參數(shù)，其值越大，太陽能電池組件的 伏安(U-I )特性曲線越接近矩形，如圖六所示：圖中右側(cè) 圖的FF要優(yōu)于左側(cè)圖。圖六：電池組件伏-安特性曲線不同使填充因子FF區(qū)別較大示意圖(7) 轉(zhuǎn)換效率n : n二電能+光能二電池組件峰值功率Pma炸(電池組件面積x 1000W/m2),其值一般在 14% 17%之間。說明太陽能電池組件屬于低密度能量器件，由此可知 太陽能光伏發(fā)