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文檔簡介

一、太陽電池的基本知識太陽能電池主要是以半導體材料為基礎(chǔ),通過內(nèi)光電效應,將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。半導體:導電性能介于導體和絕緣體之間。常見的半導體元素有:硅(Si、鍺(Ge)、硒(Se)等,常見化合物半導體有:硫化鎘(CdS)、砷化鎵(GaAs)等,許多有機化合物也是半導體。內(nèi)光電效應:當半導體的表面受到太陽光照射時,如果其中有些光子的能量的大于或等于半導體的禁帶寬度,就能使電子掙脫原子核的束縛,在半導體中產(chǎn)生大量的電子—空穴對。(原子把電子打出金屬的現(xiàn)象是外光電效應)P型半導體:在硅晶體中摻入少量三價雜質(zhì)元素(如硼),因硼原子最外層只有3個價電子,它與周圍原子組成共價鍵時,因缺少一個電子,在晶體中便產(chǎn)生空位,當相鄰共價鍵上的電子受到熱源振動或在其他激發(fā)條件下獲得能量就有可能補充這個空位,硼原子便形成了不能移動的負離子,原來硅原子的共價鍵就會缺少一個電子,形成空穴。N型半導體:在硅晶體中摻入少量五價雜質(zhì)元素(如磷),因磷原子最外層有5個價電子,它與周圍原子組成共價鍵時,因多一個電子,在晶體中便產(chǎn)生一個多余的電子。多余的電子容易受熱激發(fā)而掙脫共價鍵的束縛而成為自由電子,自由電子移動后,在磷原子的位置便留下了一個不能移動的正離子。

+4>4十4+4>4十4il十4十十4十4IIP型半導體N型半導體PN結(jié):在P型半導體中有許多帶正電荷的空穴和帶負電荷的電離雜質(zhì)。在電場的作用下,空穴是可以移動的,而電離雜質(zhì)(離子)是固定不動的。N型半導體中有許多可動的負電子和固定的正離子。當P型和N型半導體接觸時,在界面附近空穴從P型半導體向N型半導體擴散,電子從N型半導體向P型半導體擴散??昭ê碗娮酉嘤龆鴱秃?,載流子消失。因此在界面附近的結(jié)區(qū)中有一段距離缺少載流子,卻有分布在空間的帶電的固定離子,稱為空間電荷區(qū)。P型半導體一邊的空間電荷是負離子,N型半導體一邊的空間電荷是正離子。正負離子在界面附近產(chǎn)生電場,這電場阻止載流子進一步擴散,達到平衡。P區(qū)M區(qū)JiIKTPN結(jié)的形成PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕涸赑N結(jié)上外加一電壓,如果P型一邊接正極,N型一邊接負極,電流便從P型一邊流向N型一邊,空穴和電子都向界面運動,使空間電荷區(qū)變窄,電流可以順利通過。如果N型一邊接外加電壓的正極,P型一邊接負極,則空穴和電子都向遠離界面的方向運動,使空間電荷區(qū)變寬,電流不能流過。6.太陽電池發(fā)電原理:照到太陽電池上的太陽光線,一部分被太陽電池上表面反射掉,另一部分被太陽電池吸收,還有少量透過太陽電池。在被太陽電池吸收的光子中,那些能量大于半導體禁帶寬度的光子,可以使得半導體中原子的價電子受到激發(fā),在P區(qū)、空間電荷區(qū)和N區(qū)都會產(chǎn)生光生電子一空穴對,也稱光生載流子。這樣形成的電子—空穴對由于熱運動,向各個方向遷移。光生電子—空穴對在空間電荷區(qū)中產(chǎn)生后,立即被內(nèi)建電場分離,光生電子被推進N區(qū),光生空穴被推進P區(qū)。在空間電荷區(qū)邊界處總的載流子濃度近似為0。在N區(qū),光生電子一空穴對產(chǎn)生后,光生空穴便向P—N結(jié)邊界擴散,一旦到達P—N結(jié)邊界,便立

能就Ji■射P凰硅——即受到內(nèi)建電場的作用,在電場力作用下作漂移運動,越過空間電荷區(qū),進入P區(qū),而光生電子(多數(shù)載流子)則被留在N區(qū)。P區(qū)中的光生電子也會向P—N結(jié)邊界擴散,并在到達P—N結(jié)邊界后,同樣由于受內(nèi)建電場的作用而在電場力作用下作漂移運動,進入N區(qū),而光生空穴(多數(shù)載離子)則被留在P區(qū)。因此,在P—N結(jié)兩側(cè)產(chǎn)生了正、負電荷的積累,形成與內(nèi)建電場相反的光生電場。這個電場除了一部分抵消內(nèi)建電場以外,還使P能就Ji■射P凰硅——當北照射在太陌也池上吋使各產(chǎn)生屯太陽電池的工作原理太陽電池的分類:單晶硅、多晶硅太硅太陽電池非晶硅、微晶硅陽HIT電池電單晶化合物(砷化鎵GaAs)池

化合物太陽電池多晶化合物電池(碲化鎘CdTe)硅太陽電池的結(jié)構(gòu):衣陽電池上時湮空產(chǎn)主屯光能絲辰射JI夷川型畦一Ii??b朮陽電池f型硅——衣陽電池上時湮空產(chǎn)主屯光能絲辰射JI夷川型畦一Ii??b朮陽電池f型硅——@Q?:S光能當光原射在衣陽也池上時湮盤產(chǎn)主屯5-矗轟聶*N型畦4Q+)&r型餒豈凰@?山陽電池電池結(jié)構(gòu)組件結(jié)構(gòu)光伏組件組成結(jié)構(gòu)及作用:鋼化玻璃:保護發(fā)電主體(如電池片),透光,選用是有要求的,1.透光率必須高(一般91%以上);2.超白鋼化處理。EVA:用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體(如電池片)。電池片:發(fā)電EVA:粘結(jié)封裝發(fā)電主體和背板背板:密封、絕緣、防水(般都用TPT、TPE等材質(zhì)必須耐老化)鋁合金:保護層壓件,起一定的密封、支撐作用接線盒:保護整個發(fā)電系統(tǒng),起到電流中轉(zhuǎn)站的作用,如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串,防止燒壞整個系統(tǒng)接線盒中最關(guān)鍵的是二極管的選用,根據(jù)組件內(nèi)電池片的類型不同,對應的二極管也不相同硅膠:密封作用,用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處二、光伏組件基本參數(shù)太陽電池標準測試條件:測試條件:AM1.5,lOOOW/m?,25°C輸出功率誤差:±5%AM1.5指光譜,AM的意思是air-mass(大氣質(zhì)量),就是光線通過大氣的實際距離比上大氣的垂直厚度。AM1.5就是光線通過大氣的實際距離為大氣垂直厚度的1.5倍。lOOOW/m?是標準測試太陽電池的光線的輻照度。當受到光照的太陽電池接上負載時,光生電流流經(jīng)負載,并在負載兩端產(chǎn)生端壓,這時可以使用一個等效電路來描述太陽電池的工作情況。圖中把太陽電池看成穩(wěn)定產(chǎn)生光電流IL的電流源(假設光源穩(wěn)定),與之并聯(lián)的有一個處于正偏壓下的二極管及一個并聯(lián)電阻Rsh,顯然,二極管的正向電流ID和旁路電流Ish都是靠IL提供的,剩余的光電流經(jīng)過一個串聯(lián)電阻Rs流入負載RL。由等效電路可得,當流入負載LR的電流為I,負載端壓為V時,shLsAkTIRVqLshDLRRRIeIIIIIIs(1(0+-丨丨丿)'(--=—=+LIRV=ILRsp-n結(jié)太陽電池等效電路圖當負載LR從0變化到無窮的時候,就可以根據(jù)上式畫出太陽電池的負載特性曲線(伏安特性曲線)。曲線上的每一點稱為工作點,工作點和原點的連線稱為負載線,斜率為1/RL,工作點的橫坐標和縱坐標即為相應的工作電壓和工作電流。若改變負載電阻LR到達某一個特定值mR,此時,在曲線上得到一個點M,對應的工作電流與工作電壓之積最大(mmmVIP=),我們就稱這點M為該太陽電池的最大功率點,其中,mI為最佳工作電流,mV為最佳工作電壓,mR為最佳負載電阻,mP為最大輸出功率。主要參數(shù)包括:開路電壓ocV,短路電流scI,最佳工作電壓mV,最佳工作電流mI,最大功率mP,填充因子FF,串聯(lián)電阻sR,并聯(lián)電阻shR和電池效率n開路電壓ocV,短路電流scI的計算測量得到的曲線與V、I兩軸的交點即開路電壓ocV,短路電流scIo最佳工作電壓mV,最佳工作電流mI,最大功率mP的計算一般情況下,直接求mP會有一些麻煩。所以,可以在計算機上按照步長,求得每一點的IVP=,然后直接取其中的最大值就是mP了。這時,該點所對應的電壓和電流也就是最佳工作電壓mV,最佳工作電流mIo填充因子FF的計算最大功率(mP)與開路電壓短路電流之積(scocIV)的比值就稱為填充因子(FF),圖中所表示的就是四邊形mmMVOI與四邊形ocscAVOI面積之比。OVmocImIscVI太陽電池負載特性曲線填充因子是表征太陽電池性能的優(yōu)劣的FFPmVImmVocIscVocIsc重要參數(shù)之一,它的值越高,表明太陽電池輸出特性越趨于矩形,電池的光電轉(zhuǎn)換效率越高。4.太陽電池效率的計算在太陽電池受到光照時,輸出電功率和入射光功率之比就稱為太陽電池的效率,也稱為光電轉(zhuǎn)換效率。PmIVFFIscVocmmAtPinAtPinAtPinFFIscVocheAt(d0其中,At為太陽電池總面積(包括柵線圖形面積)??紤]到柵線并不產(chǎn)生光電,所以可以把At換成有效面積Aa(也稱為活性面積),即扣除了柵線圖形面積后的面積,同時計算得到的轉(zhuǎn)換效率要高一些。.,為Pin(0hed單位面積的入射光功率。實際測量時,Pin取標準光強:AM1.5條件,即在25°C下,.。三、光伏組件常用參數(shù)電氣參數(shù):最大輸出功率PmPin1OOmW/cm2(Wp)、功率誤差(%)最佳工作電壓Vmp(V)、最佳工作電流Imp(A)開路電壓Uoc(V)、短路電流Ise(A)電池片轉(zhuǎn)換效率nc(%)最大系統(tǒng)電壓(V)、工作溫度(C)最大功率溫度系數(shù)Tk(Pm開路電壓溫度系數(shù)Tk(Voc短路電流溫度系數(shù)Tk(Isc機械參數(shù):電纜線規(guī)格斷層結(jié)構(gòu)產(chǎn)品尺寸產(chǎn)品重量可抗風壓產(chǎn)品壽命四、規(guī)格表樣例光伏組件(太陽能電池板)規(guī)格表峰值峰值峰值開路短路功率電壓電流電壓電流PmVmpImpVocIsc(watt(V(A(V(A551010152020253030354040455050556060657075808085909010010017.30.2921.60.3517.30.2921.60.3517.20.5817.20.5822220.660.66尺寸(mm249x235x30216x362x30359x296x30294x362x30528x296x30341x550x30548x358x30434x550x30622x550x30413x676x30622x550x30624x552x30530x676x30811x552x30811x552x30764x676x30830x552x301186x552x30764x676x301186x552x301186x552x301186x552x301196x556x301016x676x351196x556x301068x806x351016x676x351068x806x351466x676x35型號材料APM36M5W25x24APM36P5W22x36APM36M10W36x30APM36P10W29x36APM36M15W53x30APM36M20W34x55APM36P20W55x36APM36M25W43x55APM36M30W62x55APM36P30W41x68APM36M35W62x55APM36M40W62x55APM36P40W53x68APM36M45W81x55APM36M50W81x55APM36P50W76x68APM36M55W83x55APM36M60W119x55APM36P60W76x68APM36M65W119x55APM36M70W119x55APM36M75W119x55APM36M80W120x56APM36P80W102x68APM36M85W120x56APM36M90W107x81APM36P90W102x68APM36M100W107x81APM36P100W147x68單晶硅多晶硅單晶硅多晶硅單晶硅單晶硅多晶硅單晶硅單晶硅多晶硅單晶硅單晶硅多晶硅單晶硅單晶硅多晶硅單晶硅單晶硅多晶硅單晶硅單晶硅單晶硅單晶硅多晶硅單晶硅單晶硅多晶硅單晶硅多晶硅17.40.8621.50.9817.21.1721.61.6217.21.1721.61.6217.31.4521.61.7217.21.7521.61.9517.21.7521.61.9517.32.0221.517.517.517.217.317.32.32.32.62.92.921.621.621.721.521.52.32.52.52.93.23.23.5417.43.1621.717.217.217.517.23.53.53.74.121.721.74.0221.63.8221.44.85.1555.35.55.56.616.84.4621.717.24.6521.617.24.6521.617.64.8317.617.618185.15.12221.721.75.5621.65.5621.66.64光伏組件(太陽能電池板)規(guī)格表APM36M120W158x81APM72M150W158x81APM72M155W158x81APM72M160W158x81APM72M165W158x81APM72M170W158x81APM72M175W158x81APM72M180W158x81APM72M185W158x81單晶硅單晶硅單晶硅單晶硅單晶硅單晶硅單晶硅單晶硅單晶硅12015015516016517017518018517.66.8522.

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