太陽能光伏系統(tǒng)知識-太陽能電池板

香港創(chuàng)杰集團有限公司太陽能電池板一、什么是太陽能電池(片)、板？二、太陽能電池板的工作原理三、太陽能電池板的分類四、太陽能電池板性能測試環(huán)境五、太陽能電池板壽命、價錢六、太陽能電池板功率計算方法太陽能電池板知識七、太陽能電池板使用注意事項八、提高太陽能電池板效力方法九、太陽能電池片設(shè)計舉列一種由光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一種半導(dǎo)體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流！一、什么是太陽能電池(片)、板？103×103（mm2）125×125（mm2）150×150（mm2）厚度一般均為250-350微米之間,填充因子74%。Isc(A)Imp(A)Voc(V)Vmp(V)3.22.960.60.485.04.630.60.487.26.660.60.481.43W2.11W3.04W13.5%13.5%13.5%Pmpη太陽能電池片的幾種規(guī)格及輸出功率：短路電流(Isc/A)峰值電流（Imp/A)開路電壓(Voc/V）峰值電壓(Vmp/V）+一、什么是太陽能電池(片)、板？由于單件太陽能電池片輸出功率較小難以滿足常規(guī)需求，需要將它們串聯(lián)或并聯(lián)后封裝再組裝成太陽能板接入太陽能發(fā)電系統(tǒng)進行供電！由于太陽能電池板是放置在室外，因此背、面板除了具有保護功能外，還須具備25年可靠的絕緣性能、阻水性、耐老化性。

太陽光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在P-N結(jié)電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流光電效應(yīng)!二、太陽能電池板的工作原理太陽能電池板主要材料是“硅”，“硅”是地球上儲藏最豐量的材料之一。三、太陽能電池板的分類太陽能電池板按材料分主要有以下四類：1.晶體硅電池板：A、多晶硅太陽能板B、單晶硅太陽能板1）多晶硅板生產(chǎn)過程大致可分為五個步驟：多晶硅生產(chǎn)技術(shù)掌握在美、日、德等3個國家7個公司10家工廠手中，按純度要求不同，分為電子級和太陽能級；其中電子級占55%左右，太陽能級占45%；(2004年7月1日日本夏普上市多晶硅效率為14.8%為世界最的高效率)。a、提純過程b、拉棒過程c、切片過程d、制電池過程e、封裝過程多晶硅的光電轉(zhuǎn)換效率約12%左右三、太陽能電池板的分類2)多晶硅經(jīng)過區(qū)熔法（Ｆｚ）和坩堝直拉法（ＣＧ）制成單晶硅棒。,這是太陽能電池板中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本大。國產(chǎn)晶體硅電池效率在10~13%！國外同類產(chǎn)品效率約為18~23%！2.非晶硅電池板：A、薄膜太陽能板B、有機太陽能板。1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽能板，優(yōu)點是弱光條件下能發(fā)電；缺點是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，

，且不穩(wěn)定，隨著時間延長轉(zhuǎn)換效率會衰減。

目前最先進水平為10%左右單晶硅的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高達24%三、太陽能電池板的分類新型涂層覆蓋在太陽能板上使其，而普通板的陽光吸收率僅為70%左右。新涂層主要解決了兩個技術(shù)難題：3.化學(xué)染料電池板：染料敏化太陽能板。其中銅銦硒太陽能板是新型多元帶隙梯度Cu(In,Ga)Se2薄膜太陽能板，Cu(In,Ga)Se2是一種優(yōu)良太陽光吸收材料，；而且，此類薄膜太陽能板到目前未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能衰退效應(yīng)(SWE)，其光電轉(zhuǎn)化效率比商用薄膜太陽能板提高約50~75%，在薄膜太陽能板中屬于世界最高水平。1）幫助太陽能電池板吸收幾乎全部的太陽光譜；2）使太陽能電池板吸收來自更大角度的太陽光。4.多元化合物電池板：硫化鎘板、砷化鎵板、銅銦硒板陽光吸收率提高到96.2%光電轉(zhuǎn)化率達18%四、太陽能電池板性能測試環(huán)境地面上的太陽光，一部分來自太陽直接照射，另一部分來自大氣層或周圍環(huán)境的散射，前者稱為直接輻射，后者稱為天空輻射，二者合起來稱為總輻射，在正常大氣條件下直接輻射占總輻射的75%以上。太陽光的輻射線都屬于波長不等的電磁波。太陽能電池板對不同波長的光具有不同響應(yīng)，輻照度相同、光譜成分不同的光照射到同一塊板上，其效果不同；太陽光是各種波長的復(fù)合光，它所含的光譜成分組成光譜分布曲線，而其光譜分布也隨地點、時間及其它條件的差異而不同，大氣層外情況很單純，太陽光譜幾乎相當于6000K的黑體輻射光譜，稱為AMO光譜。國際標準規(guī)定，在晴朗氣候條件下，當太陽透過大氣層到達地面所經(jīng)過的路程為大氣層厚度的1.5倍時，光譜為標準地面太陽光譜，簡稱AM1.5，此時太陽天頂角為48.19°。太陽能電池板性能測試標準條件：光譜采用標準太陽光譜AM1.5；地面陽光的總輻照度為1000W/M2；標準測試溫度為25oC,對定標測試允許差為+1oC，對非定標準測試允許差為+2oC。五、太陽能電池板壽命、價錢太陽能電池板廠家提供的數(shù)據(jù)是包用20年價格是按瓦計算：國內(nèi)9~12元/瓦，國際1.6~1.9美元/瓦！電池板串聯(lián)，兩端電壓為各單體電壓之和，電流為各單體中最小的電流；并聯(lián)，電流為各單體電流之和，電壓取平均值。六、太陽能電池板功率計算方法以100W輸出功率，每天使用5H為例，介紹計算方法：1.首先計算出每天消耗的瓦時數(shù)(包括逆變器的損耗)：若逆變器轉(zhuǎn)換效率為90%，當輸出功率為100W時，實際需要輸出功率應(yīng)為100W÷90%=111W；每天使用5小時，耗電量為111W×5H=555Wh。2.計算太陽能電池板功率：按每日有效日照時間6H計，考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能板輸出功率為555WH÷6H÷70%=130W;其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。

七、太陽能電池板使用注意事項太陽板電池板方陣通常面向赤道放置，相對地平面有一定傾角。固定面積的電池板，電流與太陽輻照度成正比且?guī)缀跖c溫度無關(guān)，而電壓(功率)隨溫度升高而下降；一般晶體硅板電壓降為0.5%/oC，故電池板要裝在通風(fēng)地方，以保持涼爽，且一個位置不可安裝過多組件。光伏板陣列的任何部分不能被遮蔭，如果有電池片被遮蔭，則它們便不會產(chǎn)生電流且會形成反向偏壓，這就意味著被遮組件會消耗功率發(fā)熱，久而久之，形成故障。這就是所謂的熱島效應(yīng)。防止熱島效應(yīng)，一般將太陽能電池板傾斜放，使太陽能電池表面不能附著遮擋物。七、太陽能電池板使用注意事項偶然遮擋不可避免，故需用旁路二極管來起保護作用。若所有組件并聯(lián)，就不需要旁路二極管；若要求輸出電壓為24V(或更高)，那么必須有2個(或更多)組件串聯(lián)，這時就需加旁路二極管來控制光伏系統(tǒng)中電流。阻塞二極管既可在每一并聯(lián)支路，又可在陣列與控制器之間的干路上，但當多條支路并聯(lián)接成一個大系統(tǒng)，則應(yīng)在每條支路上用阻塞二極管以防止由于支路故障或遮蔽引起的電流由強電流支路流向弱電流支路的現(xiàn)象（控制器沒有這項功能）。小系統(tǒng)在干路上用一個阻塞二極管就夠了，不要兩種都用，因為每個二極管會降壓0.4~0.7V是一個12V系統(tǒng)的6%。八、提高太陽能電池板效力方法1.太陽的方位角和高度角跟蹤系統(tǒng)：跟蹤方法有機械方法、物理方法、電子方法及計算機控制的高精密度跟蹤系統(tǒng)等。使用跟蹤裝置能提高太陽能電池板的輸出功率，但要增加投資，同時也帶來了方陣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和不可靠因素，轉(zhuǎn)動也要消耗一定的能量，所以采用跟蹤系統(tǒng)是否合算，要進行綜合考慮。一般小型方陣都不推薦采用跟蹤裝置。2.聚光：聚光后效率雖有提高，但組件工作溫度的升高而導(dǎo)致對效率影響的增加，因而要采用適當?shù)睦鋮s方法。聚光方陣要采用跟蹤方式，否則很可能會對發(fā)電量產(chǎn)生負面影響。聚光方陣要一套聚光、跟蹤、冷卻等裝置，增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜程度，但效率有所提高，尤其是在同時需供熱的大型系統(tǒng)中，聚光方陣具有突出的優(yōu)越性，因而聚光組件及方陣的研究還是有一定的價值。九、太陽能電池片設(shè)計舉列

用Φ40mm單晶硅片(效率8.5%)設(shè)計一電壓1.5V，功率為1.2W的組件:1.單晶硅片的工作電壓為：V=0.41V5.需太陽電池總的片數(shù)：N=1.2÷0.1=12片2.則串聯(lián)電池數(shù)：Ns=1.5/0.41=3.66片，取Ns=4片3.單體電池板面積：S=πd2/4=π×42/4=12.57cm24.單體板封裝后功率：Pm=100MW/CM2×12.57×8.5%×95%=100MW=0.1W(95%是封裝時的失配損失)6.太陽電池并聯(lián)數(shù)：NP=N/Ns=12÷4=3組7.總結(jié)：用12片Φ40mm的單晶硅電池片四串三并，即可滿足要求！九、太陽