光伏電池板簡介
光伏電池板又稱太陽能電池板 Solar panel,是由若干個太陽能電池組件按一定方式組裝在一塊板上的組裝件,通常作為光伏方陣的一個單元。
單體太陽電池不能直接做電源使用。作電源必須將若干單體電池串、并聯(lián)連接和嚴(yán)密封裝成組件。太陽能電池組件(也叫太陽能電池板)是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分,也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部分。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,或送往蓄電池中存儲起來,或推動負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。
光伏電池板特性
A:光伏電池(PVcell)主要功能是將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能,當(dāng)前是以硅材料為基地的硅太陽能電池,包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物電池。在效率和壽命方面單晶硅和多晶硅優(yōu)于非晶硅,多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低,但多晶硅價格便宜。晶體磕太陽電池、薄膜太陽電池、硅異質(zhì)結(jié)(HIT)太陽電池等。光伏組件是由多個太陽能電池組合而成,根據(jù)實際的功率需求,電壓等級由光伏電池串聯(lián)實現(xiàn),電流輸出由光伏電池并聯(lián)實現(xiàn),光伏陣列是根據(jù)電站規(guī)模的大小有若干個光伏組件構(gòu)成。
B:光伏電池特性包括光電特性和光化學(xué)特性,光化學(xué)特性還在萌芽階段,暫不學(xué)***能電池工作是基于光電效應(yīng)原理下,如下圖所示:A是N型硅,B是P型硅,當(dāng)材料接觸的時候生成一個內(nèi)部電勢,使得電子只能從B區(qū)到A區(qū),當(dāng)太陽光照射到光伏電池板時,光子帶有足夠的能量使得電子脫離形成空穴或者說是電子—空穴對現(xiàn),此時內(nèi)部電勢會將光子釋放的電子送到A區(qū),空穴送到B區(qū),打破了開始的平衡,A區(qū)的電子越來越多,當(dāng)在PN結(jié)外部接上回路,就能夠形成電流。實際上只是電子在移動,這個也取決于半導(dǎo)體材料的特性,半導(dǎo)體材料禁帶較窄,電子只需要較小的能量即可脫離束縛,留下空穴,這樣使得周圍的電子區(qū)填補空穴,形成電流。(注釋:來源于物理學(xué),赫茲發(fā)現(xiàn),愛因斯坦正確解釋,某些物質(zhì)在光照的情況下可以生成電子)
C:光伏電池板的PV和IV特性
光伏電池陣列的組成形式一般有并聯(lián)串聯(lián),如下圖所示:還有其他比較復(fù)雜的連接方式如SP結(jié)構(gòu)、TCT結(jié)構(gòu)、CTCT連接方式。影響光伏電池陣列的輸出特性主要有光照強度和環(huán)境溫度兩個方面,兩個因素進(jìn)而會影響光伏電池陣列的功率輸出,下面才光伏電池板的V-I特性和V-P特性進(jìn)行分析:
當(dāng)結(jié)溫不變時,短路電流隨著光照的增強逐漸增加,最大功率點也是逐漸增大,開路電壓變化不大;最大功率點對應(yīng)的輸出電壓基本穩(wěn)定,為開路電壓的0.8倍左右。當(dāng)光照強度一定的時候,溫度變化對短路電流的影響不是很大,但對開路電壓影響較大,開路電壓隨著溫度的升高而變小,最大功率點隨著溫度的升高而下降,且最大功率點電壓隨之下降。
光伏電池板種類
1.單晶硅光伏電池
單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右,最高的達(dá)到24%,這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的,但制作成本很大,以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝,因此其堅固耐用,使用壽命一般可達(dá)15年,最高可達(dá)25年。
2.多晶硅光伏電池
多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多,但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少,其光電轉(zhuǎn)換效率約12%左右 。從制作成本上來講,比單晶硅太陽能電池要便宜一些,材料制造簡便,節(jié)約電耗,總的生產(chǎn)成本較低,因此得到大量發(fā)展。此外,多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價格比來講,單晶硅太陽能電池還略好。
3.非晶硅光伏電池
非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池,它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同,工藝過程大大簡化,硅材料消耗很少,電耗更低,它的主要優(yōu)點是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低,國際先進(jìn)水平為10%左右,且不夠穩(wěn)定,隨著時間的延長,其轉(zhuǎn)換效率衰減。
4.多元化合物光伏電池
多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多,大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn),主要有以下幾種:
a) 硫化鎘太陽能電池
b) 砷化鎵太陽能電池
c) 銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽能電池