光伏發(fā)電電池組件工作原理結(jié)構(gòu)

1、光伏發(fā)電電池組件工作原理結(jié)構(gòu)9. 光生伏打效應(yīng)1839年，法國(guó)物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室意外發(fā)現(xiàn)，兩片金屬浸入溶液構(gòu)成的伏打電池中，當(dāng)受到光照時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外的伏打電動(dòng)勢(shì)，他把這種現(xiàn)象稱為“光生伏打效應(yīng)”，簡(jiǎn)稱光伏效應(yīng)。晶體硅半導(dǎo)體把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓馍蛐?yīng)的發(fā) 電方式，稱為光伏發(fā)電，太陽(yáng)能電池又稱為光伏電池。10. 太陽(yáng)能電池工作原理太陽(yáng)光照射在半導(dǎo)體晶體硅的PN結(jié)上，激發(fā)電子和空穴相互運(yùn)動(dòng)，N區(qū)的空穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，P區(qū)的電子向 N區(qū)運(yùn) 動(dòng)，使太陽(yáng)能電池受光面（N型硅）有大量負(fù)電荷（電子） 積累，而在太陽(yáng)能電池背光面（ P型硅）有大量正電荷（空 穴）積累。如果在受光面和背光面各引出導(dǎo)線連接負(fù)荷，導(dǎo) 線

2、與負(fù)荷上就有電流通過，電流從背光面流向受光面，背光 面（P型硅）為正極，受光面（N型硅）為負(fù)極。如圖二所 示:受光面N型硅爪迪串木oP型睚老）&7-一0芯卑：背光面r_電流圖二：晶體硅太陽(yáng)能電池工作原理示意11. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)（1）取之不盡，用之不竭，不受地域、海拔等因素制 約，只要有光照，就可以發(fā)電。（2）隨處可得，就近供電，可避免長(zhǎng)距離輸電造成的 損耗。（3）不用燃料、不用水，有陽(yáng)光就發(fā)電，運(yùn)行成本低， 不排廢棄物，無(wú)污染，無(wú)噪聲，真正的綠色環(huán)保新型能源。（4）無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)部件，維護(hù)簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。（5）系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短（如果設(shè)備、材料供 應(yīng)到位，10MW/電站三個(gè)

3、月可建成），方便靈活，極易組合、 擴(kuò)容12. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的缺點(diǎn)(1) 間歇性、隨機(jī)性發(fā)電，受氣候影響較大，夜間需 要用電卻不能發(fā)電。(2) 能量密度較低，占地面積大。(3) 轉(zhuǎn)換效率低，晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率為13% 17%非晶體硅光伏電池只有 6%8 %加之能量密度較低， 難以形成高功率發(fā)電系統(tǒng)。(4) 初始投資高，相對(duì)火力發(fā)電其電價(jià)目前還較高，投資回收期長(zhǎng)。13. 太陽(yáng)能電池組件的分類目前社會(huì)上應(yīng)用較多的太陽(yáng)能電池組件可分為三類，單晶硅太陽(yáng)能電池組件，多晶硅太陽(yáng)能電池組件，非晶硅薄膜 太陽(yáng)能電池組件，三種太陽(yáng)能電池組件實(shí)物見圖三所示:多晶硅組件單晶硅組件非晶硅薄膜組件圖三：三種太陽(yáng)能電

4、池組件實(shí)物圖單晶硅電池片是由圓形硅棒切片形成，一般尺寸為125X125 mm,為制作組件排列方便，經(jīng)切邊后形成有倒角的 正方形，制作成組件后組件中間有許多白色孔洞。多晶硅電 池片是由方形硅錠切片形成，一般尺寸為156X156 m,制作成組件后電池片排列密實(shí)，這也是判斷單晶硅組件與多晶硅組件的本質(zhì)區(qū)別，本手冊(cè)所講太陽(yáng)能電池組件均為單晶硅或 多晶硅組件。單晶硅電池片與多晶硅電池片見圖四所示:單晶硅電池片多晶硅電池片圖四：?jiǎn)尉Ч桦姵仄c多晶硅電池片14. 太陽(yáng)能電池組件的構(gòu)成太陽(yáng)能電池組件從受光面到背光面大致分為五層結(jié)構(gòu)：第一層：受光面，低鐵、超白、絨面鋼化玻璃，玻璃架空后采用$ 38鋼球垂直距離1

5、米掉下，玻璃完好無(wú)損。第二層：EVA膠（乙烯與醋酸乙烯共聚物）。第三層：電池片，用互聯(lián)條（薄銅片條）串聯(lián)后從接線盒引出。第四層：EVA膠（乙烯與醋酸乙烯共聚物）。第五層：背光面，TPT （薄膜-聚酯-薄膜復(fù)合材料，簡(jiǎn)稱塑料王）注：五層結(jié)構(gòu)疊加后，用鋁合金邊框緊固，加裝接線盒，為防止熱斑效應(yīng)，盒內(nèi)裝有13個(gè)旁路二極管，兩根 4mm2光伏專用電纜引出 0.9m，接上MC4插頭。如圖五所示：圖五：太陽(yáng)能電池組件結(jié)構(gòu)圖注：無(wú)論單晶硅電池組件或多晶硅電池組件，結(jié)構(gòu)均相同。15. 太陽(yáng)能電池組件主要性能參數(shù)(1) 短路電流Isc :將太陽(yáng)能電池組件正負(fù)極短路的電 流，一般在5A9A。(2) 開路電壓Uoc

6、：將太陽(yáng)能電池組件正、負(fù)極分開，測(cè)量其兩端的電壓即為開路電壓，一般在30V50V。（3）峰值電流Imp:又稱工作電流，是太陽(yáng)能電池組件輸出最大功率（標(biāo)稱值）時(shí)的電流，一般比短路電流小 0.3A 0.7A。（4）峰值電壓Ump又稱工作電壓，是太陽(yáng)能電池組件輸出最大功率（標(biāo)稱值）時(shí)的電壓，一般比開路電壓小20%左右。（5）峰值功率 Pmax又稱最大輸出功率，是太陽(yáng)能電池組件峰值電壓與峰值電流的乘積，峰值功率單位是W,峰值功率的大小取決于太陽(yáng)輻照度。電池組件的標(biāo)稱功率一般是按峰值功率標(biāo)注， 單位是WP其出廠測(cè)試條件為：輻照度 1KW/n2,溫度 25C,光譜 AM1.5。（6）填充因子FF:由于太陽(yáng)

7、能電池組件的輸出電壓與 電流的特性曲線是非線性的，在非線性曲線的某一點(diǎn)可以得 到峰值電壓Ump和峰值電流Imp,這一點(diǎn)就是峰值功率 Pmax） FF=（峰值電壓x峰值電流 ）+ （開路電壓x短路電流 ）=峰 值功率Pma炸（開路電壓x短路電流），F(xiàn)F是評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電 池組件性能好壞的重要參數(shù)，其值越大，太陽(yáng)能電池組件的 伏安(U-I )特性曲線越接近矩形，如圖六所示：圖中右側(cè) 圖的FF要優(yōu)于左側(cè)圖。圖六：電池組件伏-安特性曲線不同使填充因子FF區(qū)別較大示意圖(7) 轉(zhuǎn)換效率n : n二電能+光能二電池組件峰值功率Pma炸(電池組件面積x 1000W/m2),其值一般在 14% 17%之間。說明太陽(yáng)能電池組件屬于低密度能量器件，由此可知 太陽(yáng)能光伏發(fā)