光伏基礎(chǔ)知識介紹

光伏基礎(chǔ)知識介紹CompanyLogo主要內(nèi)容1.光伏產(chǎn)品的應(yīng)用

2.光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹-硅片3.光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹-電池4.光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹-組件5.光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹-系統(tǒng)光生伏特效應(yīng)示意圖光伏發(fā)電的應(yīng)用1839年，法國Becqueral（貝克勒爾）第一次發(fā)現(xiàn)，在光照條件下，某些系統(tǒng)的兩端具有電壓，用導(dǎo)線將兩端連接起來后，有電流輸出，這就是光生伏特效應(yīng)（photovoltaics，簡稱PV）。1954年,貝爾實(shí)驗(yàn)室Chapin等人開發(fā)出效率為6％的單晶硅太陽電池，現(xiàn)代硅太陽電池時代從此開始。光伏發(fā)電的應(yīng)用天宮一號與神九對接大眾汽車太陽能天窗光伏發(fā)電的應(yīng)用太陽能飛行器太陽能汽車光伏發(fā)電的應(yīng)用小型光伏系統(tǒng)大型光伏系統(tǒng)光伏發(fā)電的應(yīng)用通過光伏供電的通訊基站太陽能電池充電器光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹（一）硅片光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹太陽能級多晶硅（6N）單晶硅碇多晶硅碇類單晶硅碇單晶硅片多晶硅片類單晶硅片單晶125/156多晶電池片類單晶電池片光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹多晶硅碇單晶硅棒光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹單晶硅片多晶硅片光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

破錠光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

切片光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹1、型號（P型和N型，P型多晶硅是摻B，N型多晶硅是摻P）2、電阻率3、少數(shù)載流子壽命4、硅片邊長5、對角線長度6、倒角7、厚度8、總厚度變化

硅片性能參數(shù)光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

總體來說，單晶和多晶硅錠的生長方法各有所長，單晶的轉(zhuǎn)換效率高，但產(chǎn)能低、能耗大；多晶的轉(zhuǎn)換效率相對較低，但能耗低、產(chǎn)能大，適合于規(guī)?；a(chǎn)。

單多晶硅片比較光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹（二）電池片光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹單晶硅太陽電池多晶硅太陽電池多晶硅太陽電池與單晶硅太陽電池的最大差別在于硅片，多晶硅片是許多硅晶粒的集合體光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹正面和背面的金屬電極用來收集光激發(fā)的自由電子和空穴，對外輸出電流；減反射薄膜的作用是減小入射太陽光的反射率；pn結(jié)的作用是將光激發(fā)的自由電子輸送給n型硅，將自由空穴輸送給p型硅。

晶體硅太陽電池結(jié)構(gòu)光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹摻磷原子（P）摻硼原子（B）P雜質(zhì)原子最外層的電子數(shù)比硅原子多一個。P雜質(zhì)原子多余的電子很容易掙脫原子核的束縛，成為自由移動的電子。摻P雜質(zhì)的Si半導(dǎo)體主要依靠電子導(dǎo)電，稱為n型Si，P雜質(zhì)稱為施主雜質(zhì)。B雜質(zhì)原子最外層的電子數(shù)比硅原子少一個，相當(dāng)于B雜質(zhì)原子最外層多了一個空穴。在常溫條件下，B雜質(zhì)原子多余的空穴很容易掙脫原子核的束縛。摻B雜質(zhì)的Si半導(dǎo)體主要依靠空穴導(dǎo)電，稱為p型Si，B雜質(zhì)稱為受主雜質(zhì)。單晶硅的晶體結(jié)構(gòu)。單晶硅體內(nèi)的每個硅原子（Si）最近鄰有四個Si原子。未摻雜的硅稱為本征硅。

PN結(jié)光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

PN結(jié)Si原子P雜質(zhì)B雜質(zhì)電子空穴內(nèi)建電場n型硅中有數(shù)量較多的電子，p型硅中有數(shù)量較多的空穴。當(dāng)n型硅和p型硅結(jié)合在一起后，n型硅中有部分電子往p型硅中擴(kuò)散，p型硅中有部分空穴往n型硅中擴(kuò)散，使得n型硅在交界處附近留下帶正電的離子實(shí)，p型硅在交界處附近留下帶負(fù)電的離子實(shí)。這兩種離子實(shí)在交界處附近的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電場，稱為內(nèi)建電場，電場方向由n型硅指向p型硅。n型硅和p型硅交界處附近的區(qū)域稱為pn結(jié)。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

光生伏特效應(yīng)光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹在太陽光的照射下，硅片中激發(fā)出自由電子和自由空穴。自由電子和空穴擴(kuò)散到p-n結(jié)附近，受到內(nèi)建電場的作用，電子往n型硅中漂移，空穴往p型硅中漂移。電子帶負(fù)電，空穴帶正電。漂移到n型硅中電子使n型硅帶多余的負(fù)電荷，對外表現(xiàn)出負(fù)電性；漂移到p型硅中的空穴使p型硅帶多余的正電荷，對外表現(xiàn)出正電性。n型硅和p型硅之間對外具有一定的電勢差，稱為光生電壓或者光生電動勢。

光生伏特效應(yīng)光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

光伏發(fā)電原理當(dāng)太陽光照射到太陽電池表面時，由于光生伏特效應(yīng)，太陽電池的正面電極和背面電極之間產(chǎn)生光生電壓，用金屬導(dǎo)線接上電燈、電器等負(fù)載，可為這些負(fù)載提供電流。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

太陽能電池制造流程光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

I-V曲線將太陽電池接上負(fù)載。在光照條件下，改變負(fù)載的電阻，太陽電池的輸出電壓V、輸出電流I和輸出功率P將隨之變化。記錄下V、I、P的變化情況，并將數(shù)據(jù)繪成曲線，將得到上圖的曲線，稱為太陽電池的電流－電壓特性。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹電池電性能參數(shù)短路電流

Isc

：負(fù)載的電阻為零時，太陽電池的輸出電流；開路電壓Voc

：負(fù)載的電阻無窮大時，太陽電池的輸出電壓；最大功率點(diǎn)Pm

：太陽電池的最大輸出功率；最大功率點(diǎn)電流Im

：輸出功率最大時，太陽電池的輸出電流；最大功率點(diǎn)電壓Vm

：輸出功率最大時，太陽電池的輸出電壓；轉(zhuǎn)換效率η

：太陽電池的最大輸出功率Pm

與入射光功率的比值，是衡量太陽電池性能的最重要參數(shù)；填充因子FF：太陽電池的最大輸出功率Pm

與短路電流Isc、開路電壓Voc乘積的比值；串聯(lián)電阻Rs

：主要是太陽電池的體電阻、表面電阻、電極導(dǎo)體電阻、電極與硅表面的接觸電阻組成。并聯(lián)電阻

Rsh

：為旁漏電阻，它是由硅片的邊緣不清潔或硅片表面缺陷引起。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

各種太陽能電池比較具體分類轉(zhuǎn)換效率%優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)產(chǎn)業(yè)化階段單晶硅17-20技術(shù)工藝最為成熟，市場主導(dǎo)產(chǎn)品，轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定原料成本高，目前受上游晶體硅供應(yīng)瓶頸所困大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)多晶硅15-18多晶硅成本比單晶硅低轉(zhuǎn)化率相對較低；原料成本仍相對較高大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)多晶硅薄膜10-12可在多種廉價襯底材料上制備，成本低于晶體硅電池轉(zhuǎn)化率相對較低中小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)非晶硅薄膜6-10對太陽光的吸收系數(shù)高，因此材料需求量少，可沉積在各種廉價襯底材料上，生產(chǎn)成本低，單片電池面積大，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)禁帶寬度較大，對太陽光輻射的長波區(qū)域不敏感，致使轉(zhuǎn)換效率難以提高；有光致衰退現(xiàn)象中小規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

各種太陽能電池比較銅銦硒類－直接帶隙材料，帶隙寬度小，具有大范圍太陽光譜響應(yīng)特性，性能穩(wěn)定銦硒都是稀有金屬，大規(guī)模生產(chǎn)的原料來源有問題實(shí)驗(yàn)室－中試階段碲化鎘10-14光譜響應(yīng)特性好，弱光和高溫條件下性能相對較好，耐輻射鎘及其化合物有毒，污染環(huán)境規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)（Firstsolar）砷化鎵－光吸收率極高，轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定生產(chǎn)成本高，現(xiàn)用于太空領(lǐng)域，未來有希望應(yīng)用于聚熱式太陽能發(fā)電系統(tǒng)太空和聚光太陽能發(fā)電燃料敏化TiO2納米薄膜－理論轉(zhuǎn)換效率高，透明性好，工藝簡單，生產(chǎn)成本低使用液體電解質(zhì)，使用不便，且對環(huán)境有潛在影響實(shí)驗(yàn)室階段光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹（三）組件光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹組件設(shè)計(jì)分三步走：確定需求（單晶/多晶、常規(guī)/雙玻、電壓及功率、有框/無框等等）。根據(jù)需求設(shè)計(jì)組件圖紙（根據(jù)組件電流電壓要求確定是否切片、串并聯(lián)數(shù)量，確定外形尺寸等）。選擇合適的材料進(jìn)行封裝并評估其性能（電性能、可靠性等）。

組件設(shè)計(jì)光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件設(shè)計(jì)常規(guī)單片電池的性能參數(shù)：一般組件采用串聯(lián)設(shè)計(jì)，串聯(lián)的數(shù)量決定了組件的輸出電壓；組件的功率=單片電池功率*電池片數(shù)量*CTM值

電池片類型開壓/V工作電壓/V功率/W單晶125小圓角0.60.52.5-2.8單晶1560.60.54.3-4.6多晶1560.60.53.9-4.3光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件設(shè)計(jì)例1：某客戶想用125單晶電池片制備一種組件，要求其工作電壓為12V，功率60W，請問該組件如何設(shè)計(jì)？解答：因?yàn)槠涔ぷ麟妷簽?2V，得知單串電池的數(shù)量為24片；設(shè)計(jì)組件CTM為98%，可知單片電池功率為60÷0.98÷24=2.55W。某些特殊情況下，組件內(nèi)部也會同時有串并聯(lián)的結(jié)構(gòu)：電池串聯(lián)，電流不增加，電壓疊加；電池并聯(lián)，電壓不增加，電流疊加。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件設(shè)計(jì)某型組件設(shè)計(jì)圖紙光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件設(shè)計(jì)物料選擇背板：很大程度上決定了組件的使用壽命；我司組件背板選材極為慎重，這也是我們公司產(chǎn)品的一大亮點(diǎn)。接線盒：接線盒是故障率較高的部件之一，主要是二極管發(fā)熱導(dǎo)致接線盒熱熔甚至燒毀。EVA：容易黃變，粘結(jié)性能下降后會出現(xiàn)脫層。邊框：決定了組件機(jī)械載荷能力，也是組件各部件（電池片除外）中目前成本最高的零部件。涂錫帶：涂錫帶越厚，組件串阻越小，組件功率約高，但同時也會導(dǎo)致生產(chǎn)過程中較高的破片率。硅膠：硅膠主要起密封防水用，我司組件硅膠型號穩(wěn)定，質(zhì)量可靠。玻璃：南玻太陽能玻璃國內(nèi)領(lǐng)先。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-目的為何需要將電池封裝成組件？防止太陽能電池破損；防止太陽能電池被腐蝕失效；滿足負(fù)載要求，串聯(lián)或并聯(lián)成一個能夠獨(dú)立作為電源使用的最小單元。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-目的晶體硅呈脆性硅太陽電池面積大硅太陽電池厚度小太陽電池極易破碎！??！光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-目的太陽電池長期暴露在空氣中會出現(xiàn)效率的衰減太陽電池對紫外線的抵抗能力較差太陽電池不能抵御冰雹等外力引起的過度機(jī)械應(yīng)力所造成的破壞太陽電池表面的金屬化層容易受到腐蝕太陽電池表面堆積灰塵后難以清除光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-目的電池單片功率一般為2-4W，電壓僅為0.5V，難以滿足常規(guī)用電需求，需要將其串聯(lián)或者并聯(lián)以達(dá)到負(fù)載的電壓及功率要求。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-歷史第一代室溫硫化硅橡膠封裝第二代聚乙烯醇縮丁醛（PVB）封裝第三代乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）封裝組件封裝歷史光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-示意圖光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-示意圖光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-焊接將單個電池片組成電池串的過程焊接保證電池的電性能的穩(wěn)定焊接過程是重要的一個工藝過程焊接光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-焊接焊接溫度在250℃~370℃之間，其中機(jī)焊溫度較低，手工焊溫度高。焊點(diǎn)要求平滑、無毛刺。焊接牢固、可靠、無漏焊、虛焊現(xiàn)象。焊帶要求和電池表面柵極重合。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-焊接手工焊接：適用性好，適合各種類型組件，焊接質(zhì)量不確定性大。機(jī)器焊接：適合常規(guī)組件，批量穩(wěn)定化生產(chǎn)；焊接質(zhì)量穩(wěn)定。目前我司全部采用機(jī)器焊接。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-焊接將電池串用匯流條連接起來以便于將來進(jìn)行層疊的過程互連條焊接的質(zhì)量直接影響到組件電性能的輸出，其外觀要求也較高光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-層疊層疊的過程是將電池組和鋼化玻璃、EVA、TPT疊在一起的過程層疊過程將直接影響組件的外觀質(zhì)量，層疊后要做細(xì)致的檢查光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-層壓層壓的過程是將層疊件通過在145℃的溫度下將EVA熔融后固化的過程層壓過程是組件生產(chǎn)過程中的特殊工藝過程，它對組件產(chǎn)品的質(zhì)量起關(guān)鍵性的影響層壓光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件封裝-裝配邊框裝配接線盒裝配裝框及裝接線盒是將固化層壓件變成便于電性能輸出和便于安裝的組件的過程該過程用于提高組件的機(jī)械性能和用于保證組件的電性能輸出光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件測試-EL隱裂明暗不均光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件測試-電性能測試

太陽能電池組件把接收的光能轉(zhuǎn)換成電能，其輸出電流-電壓的特性如下圖。這個曲線也稱I-V曲線。最大輸出功率（Pm）=最大輸出工作電壓（Vpm）×最大輸出工作電流（Ipm）開路電壓（Voc）：正負(fù)極間為開路狀態(tài)時的電壓短路電流（Isc）：正負(fù)極間為短路狀態(tài)時的電流最大輸出工作電壓（Vpm）：輸出功率最大時的工作電壓最大輸出工作電流（Ipm）：輸出最大功率時的工作電流填充因子（FF）=Pm/（Voc·Isc）FF越接近1，太陽能電池的質(zhì)量就越好組件轉(zhuǎn)換效率=Pm/（1000×S）×

100%，S為組件面積光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹

組件測試-PID一些電站實(shí)際應(yīng)用表明，光伏發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓似乎存在對晶體硅電池組件有持續(xù)的“電位誘發(fā)衰減”效應(yīng)，它的直接后果是電站實(shí)際發(fā)電量下降，嚴(yán)重的時候它可以引起一塊組件功率衰減50%以上，從而影響整個電站的功率輸出，嚴(yán)重?fù)p害投資者的收益，最終會導(dǎo)致組件廠遭遇投訴甚至是退貨、賠償。光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹碳足跡：我司多晶60片已取得碳足跡認(rèn)證；氨水測試：我司單晶156級多晶156各板型已通過耐氨水測試；PID：2個月左右取得相關(guān)認(rèn)證；8000Pa機(jī)械載荷測試：目前邊框改型試驗(yàn)中，初步反饋結(jié)果良好；

組件測試-進(jìn)程光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹由于太陽能電池組件的輸出功率取決于太陽輻照度、太陽能光譜的分布和太陽能電池的溫度，因此太陽能電池組件的測量在標(biāo)準(zhǔn)條件下（STC）進(jìn)行，測量條件被歐洲委員會定義為101號標(biāo)準(zhǔn)，其條件是：太陽能電池組件表面溫度25℃，光譜分布AM1.5，輻照度1000W/m2AM（airmass）當(dāng)天空晴朗，太陽在頭頂直射且陽光在大氣中經(jīng)過的光程最短時，到達(dá)地球表面的太陽輻射最強(qiáng)，如圖所示，這個光程可用1/cosθz近似，是太陽光與本地垂線的夾角。這個光程被定義為太陽輻射到達(dá)地球表面必須經(jīng)過的大氣光學(xué)質(zhì)量AMAM=1/cosθ當(dāng)θ=0時，大氣光學(xué)質(zhì)量等于1或稱AM1當(dāng)θ=60時，則大氣光學(xué)質(zhì)量等于2或稱AM2AM1.5相當(dāng)于太陽光和垂線方向成48.2，為光伏業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)。

STC-標(biāo)準(zhǔn)測試條件光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹NOCT（NormalOperatingCellTemperature）額定電池工作溫度）：當(dāng)組件電池處于開路狀態(tài)，并在一下具有代表性情況時所達(dá)到的溫度電池表面光強(qiáng)強(qiáng)度=800W/m2空氣溫度=20℃風(fēng)速=1m/s支架結(jié)構(gòu)=后背面打開

NOCT-額定工作溫度光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹溫度：太陽能電池的工作溫度由環(huán)境溫度、封裝電池的組件特性、照射在組件上的日光強(qiáng)度以及其他一些變量，如風(fēng)速等因素決定。如果太陽能組件表面溫度升高，則輸出功率下降，呈現(xiàn)負(fù)的溫度特性。晴天受到輻射的組件表面溫度比外接氣溫高20~40，所以此時組件的輸出功率比標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)低。如果輻照度相同，冬季比夏季輸出功率大。輻照度不變時，溫度上升，開路電壓（Voc）與最大輸出功率下降。

影響組件電性能的因素-溫度光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹輻照度：組件溫度不變時，短路電流（Isc）與輻照度成正比，與之伴隨最大輸出功率（Pm）與輻照度大致成正比

影響組件電性能的因素-輻照度光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹非相同特性的電池在實(shí)際情況中，所有電池都具有不同的特性，輸出最小的電池限制了整個組件的總輸出。組件中電池的最大輸出的總和與組件實(shí)際到達(dá)的最大輸出之間的差別就是失諧損耗。

影響組件電性能的因素電池串中的“壞”電池的反偏（導(dǎo)致這種情況的原因是，“好”電池試圖以高于“壞”電池所能承載的電流導(dǎo)通“壞”電池，即使在短路的情況下也是如此光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹對于熱點(diǎn)問題和失諧電池，一個解決辦法是在原電路基礎(chǔ)上加裝旁路二極管。通常情況下，例如光線不被遮擋時，每個二極管處于反偏壓，每個電池都在產(chǎn)生電能。當(dāng)一個電池被遮擋時會停止產(chǎn)生電能，成為一個高組織電阻，同時其他電壓促使其反偏壓，導(dǎo)致連接電池兩端的二極管導(dǎo)通，原本流過被遮擋的電池的電流被二極管分流。

影響組件電性能的因素-二極管光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹傳統(tǒng)雙玻幕墻組件特點(diǎn)：玻璃較厚，一般4mm以上，甚至8-10mm；外觀形式多樣化，電池排布根據(jù)透光率需求及美觀進(jìn)行調(diào)整；一般采用PVB進(jìn)行封裝；一般用于幕墻等BIPV。

雙玻組件-傳統(tǒng)雙玻幕墻組件光伏產(chǎn)業(yè)鏈介紹新型超薄雙玻組件特點(diǎn)：2mm厚度玻璃（目前也有廠家推出2.3mm、2.5mm等規(guī)格）；取代常規(guī)組件，可規(guī)模安裝，比如大型電站。優(yōu)勢：壽命更長；玻璃散熱好，提高發(fā)電量；涂反射涂層后可以減少封裝損失；去掉邊框可以降成本。缺點(diǎn)：成品率不及常規(guī)組件；返修較困難。

雙玻組件-新型超薄雙玻組件