風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)中電力的主要來源之一：太陽能組件

自2020年國家推出多項政策推進(jìn)“碳中和”目標(biāo)以來，各式各樣的小型發(fā)電系統(tǒng)開始占據(jù)大眾的眼球，而根據(jù)氣象部門的評估顯示，我國陸地70米高度的風(fēng)能可開發(fā)量為50億千瓦，陸地太陽能資源理論儲量為1.86萬億千瓦。整體上，我國屬于太陽能資源豐富的大國，全國有2/3的地區(qū)年輻射量在5000兆焦每平方米以上，在各式各類的發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)更是脫穎而出。風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)，太陽能組件，控制器，逆變器和儲能模塊五大部分組成，本文就帶領(lǐng)大家看看風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)中電力的主要來源之一—太陽能組件。

全國太陽能資源分布圖 來源：中國氣象局風(fēng)能太陽能中心

太陽能組件是一種能夠自主發(fā)電的半導(dǎo)體產(chǎn)品，主要采用半導(dǎo)體晶硅片構(gòu)成。半導(dǎo)體晶硅片是熔融的單質(zhì)硅在低溫過冷的條件下凝固時，硅原子以金剛石晶格形態(tài)排列成許多晶核所形成的。半導(dǎo)體硅片分為多晶硅和單晶硅兩種，多晶硅片是由于晶核在長成晶粒的過程中晶面取向各不相同，并最終結(jié)合結(jié)晶所形成；而單晶硅片則是相反，由晶核在長成晶粒的過程中晶面取向完全相同，并最終結(jié)合結(jié)晶形成。
多晶硅材料有灰色金屬光澤，密度2.32~2.34g/cm3，熔點為1410℃，沸點為2355℃，可溶與氫氟酸和硝酸的混酸中，不溶于水、純硝酸和鹽酸。硬度在鍺和石英之間，常溫下質(zhì)脆，切割時易破裂。擁有極其優(yōu)良的半導(dǎo)體性質(zhì)，是極為重要的半導(dǎo)體材料，但因為多晶硅片的晶面結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部的微量雜質(zhì)問題，其導(dǎo)電性遭遇嚴(yán)重影響。故而多晶硅材料雖然被用于制作太陽能板，但發(fā)電效率確實不盡人意。

單晶硅材料具有準(zhǔn)金屬的物理性質(zhì)，有較弱的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率隨溫度的升高而逐漸增強(qiáng)；半導(dǎo)體特性極其顯著。單晶硅材料如果純度足夠高便可以形成本征半導(dǎo)體，在超純的單晶硅中摻入微量的硼等ⅢA族元素，可以大幅提高材料的導(dǎo)電程度，從而形成P型硅半導(dǎo)體；如果摻入磷，砷等ⅤA族元素，則可以生成N型硅半導(dǎo)體。與多晶硅相比，單晶硅在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)、物理屬性方面都遙遙領(lǐng)先，并且單晶硅材料的導(dǎo)電能力因為微量元素的加入而大大增強(qiáng)，是的單晶硅成為了現(xiàn)在太陽能板的主流材料。

以單晶硅為主材料制作的太陽能組件因為制作工藝的不同出現(xiàn)了各種各樣的類型，如常規(guī)太陽能組件，柔性太陽能組件，疊瓦太陽能組件等等。而在這其中最為引人注目的便是疊瓦太陽能組件。

疊瓦太陽能組件是一種由常規(guī)太陽能組件演變過來的太陽能發(fā)電板，通過改動太陽能組件的電路連接方式，將純粹的串聯(lián)電路改動成為串并聯(lián)電路；并通過特殊的焊接工藝將晶硅片逐個相疊，最終成型。因為在結(jié)構(gòu)上采取了串并聯(lián)電路，所以疊瓦太陽能組件可以大大減弱熱斑效應(yīng)帶來的損傷（注：熱斑效應(yīng)指的是當(dāng)太陽能組件在發(fā)電時被陰影覆蓋，會導(dǎo)致陰影區(qū)被當(dāng)做負(fù)載端，從而造成發(fā)電異常，發(fā)電效率急劇減弱，電阻急劇增大，溫度極速上升進(jìn)一步損壞太陽能組件）。以下小編用300W的疊瓦太陽能組件（左）和300W的常規(guī)太陽能組件（右）做一個對比：

通過對比不難看出，疊瓦太陽能組件相較于傳統(tǒng)太陽能組件，不僅在工作電壓和組件效率上更加好，在尺寸面積和重量方面更是縮小了將近四分之一；這使得原來僅能安裝4塊太陽能組件的空間如今可以安裝5塊，相當(dāng)于憑空多出300W的發(fā)電功率。由此可見疊瓦太陽能組件相比于傳統(tǒng)太陽能組件用于巨大的優(yōu)勢。

在單晶硅太陽能組件中還有一種特殊類型的組件——柔性太陽能組件，這種類型的太陽能組件在架構(gòu)上拋棄了玻璃外殼，使得組件整體重量極輕且可以輕微彎折，在運輸和使用時都極其方便。但是由于沒有玻璃外殼的保護(hù)，整個太陽能組件極易因外在因素而損壞，并且有極大的隱裂風(fēng)險；又因為柔性太陽能組件的晶硅片外層多增加了一層EVA熱熔膠，導(dǎo)致陽光折射率降低，從而使得光電轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)不如常規(guī)的太陽能組件，故該類型組件使用較少。

到這里，太陽能組件的相關(guān)知識就已經(jīng)淺談完了，如果您覺得文章對您有所幫助或者有其他疑問需要解答的話，不妨掃描下方的二維碼關(guān)注一下或者撥打相關(guān)工作人員的電話咨詢，小編這里24小時在線，隨時為您答疑解惑。下期小編將帶領(lǐng)大家去看一看風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)在路燈方面的應(yīng)用與現(xiàn)場施工的真實樣子吧，我們下期不見不散！

審核編輯：符乾江