2022年非晶硅与晶硅太阳电池在太阳能光伏发电应用中热性能研究报告文库.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用非晶硅与晶硅太阳电池在太阳能光伏发电应用中热性能的讨论文库 .txt 铁饭碗的真实含义不是在一个地方吃一辈子饭,而是一辈子到哪儿都有饭吃；就算是一坨屎,也有遇见屎壳郎的那天；所以你大可不必为今日的自己有太多担忧；本文由 mzx699 奉献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳；建议您优先挑选TXT,或下载源文件到本机查看；第卷第期 年月 太阳能学报 , 非晶硅与晶硅太阳电池在太阳能光伏发电 应用中热性能的讨论 于 元,夏立辉,张志文 北京市太阳能讨论全部限公司,北京） 摘要：对在北京地区屋面上固定角度安装目前光伏发电应

2、用中最常见的安装形式）的非晶硅和多晶硅太阳电 池组件进行了近二年的数据采集,纪录了北京地区温度数据和太阳电池阵列的实际发电量,分析了它们各自的特 点,为用户更为关怀的户外使用情形供应了参考依据；认为假如仅从温度特性考虑,是否采纳非晶硅替代晶体硅电 池在不同地区应有不同考虑,假如再考虑到人们普遍认为的非晶硅电池没有解决的稳固性问题,表面玻璃的非钢 化、效率低等其它问题,非晶硅的使用应谨慎,不应盲从；同时在使用中不论何种电池都不应忽视组件的通风问 题； 关键词：光伏发电；非晶硅太阳电池；多晶硅太阳电池；热性能中图分类号：粥文献标识码：引言短路电流及填充因子的强衰减的特点 依据分析,这 种现象主要发

3、生在使用的前几个月） ,为了更好地 排除非晶硅前期衰减的影响,文中全部分析数据均 来自年月份以后；地理位置及安装角度 北纬：” ；东经：秒；海拔：；电池组件安装角度：；电池组件朝向：正南系统构成及标准条件下测量参数 表组件规格参数）非晶硅电池组件参数,如表；仉曲 撕 在世界范畴内,由于晶体硅材料的来源紧缺,虽 然太阳能光伏发电作为可再生能源的应用前景宽阔,但在实际应用中仍存在诸多瓶颈和没有完全解决的 问题,为明白决此问题,并进一步降低太阳能利用的 成本,人们提出了利用非晶体硅的特点替代晶体硅电 池,但这只是一些理论上的分析,对用户而言,是否能 达到较佳的性价比就需要对实际应用中的情形作详 细测

4、量和分析,明白真实的投入与产出；对这一系列 问题的明白都需要一个有有用价值的评估；基于此 目的,我们对非晶电池和晶体硅电池的发电量进行了 户外监测和分析；我们的结果只是针对北京地区的 究；情形,其它地区的情形是否相同,仍有待进一步研名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 43 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用系统构成及安装信息 为了分析及比对非晶体硅和晶体硅太阳电池在 实际应用中的情形,使系统的测试数据 更具有说服 力,我们在中科院半导体所的屋顶上分别安装了 的非晶硅及多晶硅两套 系统；系统投入使用时 间为年初,依据非晶硅电池早期在

5、阳光的照耀 下,其无序 晶格中复合现象会越来越严峻,从而导致 收稿日期：躬奶 产品型号天嚣霎翟淼司开路电压,短路电流,；,最大功率点电压,最大功率标称值, 测试条件,】,连接方式：共使用非晶组件块,标称功率 ；块串联,组并联；通讯作者：于元 一）,女,高级工程师,主要从事太阳能光伏方面的研 究；” 聊 万方数据 期 于元等：非晶硅与晶硅太阳电池在太阳能光伏发电应用中热性能的讨论 ）多晶硅电池组件参数,如表；表组件规格参数）时时发电量随时间变化中时时发电量如图所示；产品型号开路电压,短路电流, 击璐瑚捌 争口 上海太阳能科技有限公司寨蒜斐量篇庐 墨一 时刻 非晶多晶时时发电量一 最大功率点电压,

6、 最大功率标称值厢 测试条件 士,卉,连接方式：共使用多晶组件块,标称功率 ；块串联,组并联；）与网络连接方式 图非晶硅,多晶硅时时发电量 并网连接,使用台并网逆变器；）系统连接框图,如图；非晶硅组件卜叫并网逆变器 电 数据记录仪 网 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 43 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用咖锄 一曲咖可咖吐 即朗日：帆五 ）全年发电量统计值如表所示；表发电量统计 萨多晶硅组件卜叫并网逆变器 图系统连接框图 心 脚圮 锄蒯测试方法及数据分析 测试方法 采纳具有最大功率点跟踪的并网逆变器,同 时记录下每个阵列一天

7、的沟通输出量；采纳具有最大功率点跟踪的并网逆变器,每天定时纪录下各个阵列的时时沟通输出量；测试数据及分析）中发电量之比为了便于分析比较,数据处理为每【的发电 示,图中实线为发电 量之比随时间的变化趋势；量值；的测试数据如图所非晶多晶发电量之比杈 制 喀磐抵丑胛 垲嘲暑脚以上数据归一为每 ）数据分析 依据文献,当入射能量大于或等于禁带宽度 的光子入射到具有结的半导体材料时,会产生 电子空穴对,在内建电场的作用下,它们会产生电 动 势,从而输出电流；太阳电池在任意时刻的输出 日期 年）辑撼 旨培坩功率为太阳电池的转换效率与投射在太阳电池表面 ； ,； 缸 ）图非晶硅多晶硅发电量比太阳辐射总能量的乘

8、积：啪曲讪咖“ 曲啪万方数据 太 阳 能 学 报 卷 肝 ,； 比名师归纳总结 石茹第 3 页,共 43 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用由于上述值随温度的变化由多重相互关联的因 素制约,因此目前分析上常以测量值做为依据分析 这种变化,测量得到的晶体硅电池开路电压变化范 围在一；一,而非晶硅电池的开路电压 变化范畴在一,嵋；我们所测量光伏组件的厂家给出的参数：非晶,晶硅电池组件输出功率的温度系数为一式中,刁太阳电池的转换效率；亿电池的工 作点电压；,；电池的工作点电流；开路 单位面积入射光功；总面积；从式 ）和式 ）可知,

9、对太阳电池组件输出的 生的影响,而影影响主要是由于太阳电池效率所产电压；短路电流；卜填充因子；响效率的主要因素是开路电压、短路电流及填充因 子；依据半导体物理理论【】,打算太阳电池输出的 体硅输出功率的温度系数为一,这样依据 北京地区的气象条件及我们对温度的纪录,运算出 中各种不同温度下每电池 组件的发电量之比 如图中实线,依据表整理的测量数据为图中虚 线；值 一个重要参数是温度系数；从根本上讲,填充因子、开路电压、短路电流随温度 ）的变化都是由于半 导体材料的特性随着温度而变化；这种变化取决于 本征载流子浓度、扩 散长度和吸取系数,其中,太阳 电池基区中少数载流子迁移率,是由按一抛率变化 的

10、晶格散射和按一严律变化的离子化散射共同打算的；基区中的迁移率多少随温度的上升而降低；寿命通过热运动速度按律变化）和俘获截 面而为温度的函数,它随温度的提高而上升几倍,迁 移率和寿命的这些变化使得扩散长度随温度的上升 日期 而提高,从而增加长波光谱响应,导致光电流随温度 的上升稍有上升；本征载流子浓度 ；）在开路电压方面起很大作 用,开路电压随 温度的上升而下降,这主要是由于本 征载流子随暗电流的上升而猛烈增加；暗电流通常 包 括注入电流及耗尽区复合电流；注入电流 图非晶硅,多晶硅,发电量比值 响俩叩 盯 础咖叫咖 由图可以看出,无论是依据运算得到的数值,仍是实际测量得到的数值,对于北京 地区这

11、样的气 象状况,发电量随季节变化 即温度变化）在变化,从 月份月份非 晶硅的发电量要大于单晶硅, 月份一月份就反之；固定角度安装的太阳电池,非晶 硅电池和单晶硅电池的发电量基本相同,运算 上晶体硅电池比非晶硅电池高,测 试上非晶硅 电池比晶体硅电池高；这种不同可能是由于 它们对弱光的响应不同所 引起；,按几；一庐；后）率变化,耗尽区复合电流,瑁按伍冲一庐；后）率变化；名师归纳总结 填充因子也随温度的增加而降低,这是由于较低的开路电压会使伏安特性曲线在弯曲第 4 页,共 43 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 处的“ 圆度”增加；个人资料整理仅限学习使

12、用由于开路电压和填充因子随温度上升而下降已部分地被短路电流的提高抵消,所以效率及输出功结论在多晶硅与非晶硅实际发电量的对比分析中,我们采纳了电性能经过衰减的稳固输出太阳电池组 件进行数据采集,在同样气候条件下采集了的数 据,经过分析比较,得出以下结论：）非晶硅电池和晶体硅电池的输出功率都随温 度发生季节性变化及日变化；）在温度较高的时间段,非晶硅的发电量要高 于晶体硅电池；但在温度较低的时间段,晶体硅的发 率随温度上升而降低,但变化范畴略小于开路电压电量要大于非晶硅；的变化；通过上述理论可知,太阳电池在实际应用中的 输出功率和温度有亲密关系,不同地区的温度不同 导致他们的输出和标称值有很大差别

13、；鉴于上述缘由,为了规范各种太阳电池的特性,眄规定,太阳电池组件的标称功率标 准测试条件之一为 ；万方数据期于元等：非晶硅与晶硅太阳电池在太阳能光伏发电应用中热性能的讨论）仅从温度考虑是否采纳非晶硅替代晶体硅电 池在不同地区应有不同考虑,特别是在北方地区；假如再考虑到人们普遍认为的非晶硅电池没有解决 的稳固性问题,表面玻璃的非钢化、效率低等其他问题,其应用应谨慎；参考文献吴瑞华,耿新华非晶硅太阳电池述评太阳能学 报,特刊：一王长贵,王斯成太阳能光伏发电有用技术北京：化学工业出版社, 删 太阳电池半导体和半金属丛书十一卷北京：四机部第六讨论所,黄昆,韩汝琦半导体物理基础北京：科学出版 社,地面用

14、晶体硅光伏组件设计鉴定和定 型）应对各种材料制成的电池温度特性做深化的 值,便于设计人讨论,给出不同地区不同季节的参考员和用户对此有一个参考；真正发挥非晶硅电池的 特长；）在使用过程中,要留意组件的通风条件,有条 件时,应挑选通风条件较好的位 置；在作为玻璃幕 墙使用时,肯定要考虑到结构的设计,留有通风口； 咿【瓜 眦； 陀 州 名师归纳总结 删：而唱第 5 页,共 43 页脚艋￥唧,砌如白删,蜥,踟）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用趾, ,咖肌咖打,山本文由yudong0611 奉献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳；

15、建议您优先挑选TXT,或下载源文件到本机查看；维普资讯 第 卷第 期太阳能学报 , 年 月 文 章 编 号 ：） ,非 晶 硅 与 晶 硅 太 阳 电池 在 太 阳 能 光 伏 发 电 应 用 中热 性 能 的研究 于元, 夏立辉, 张志文） 北京 京 市 太 阳 能研 究所 有 限公 司 , 摘要 ：对在北京地 区屋面上 固定角度安装 目前光伏发 电应 用 中最常见 的安装形式） 的非 晶硅 和多 晶硅太 阳电池组件进行 了近二年 的数据采集, 纪录 了北京地区温度数 据和太 阳 电池 阵列的实际发 电量, 析 了它们 各 自的特 分 点,为用户更为关怀的户外使用情形供应了参考依据； 为假如

16、仅从 温度特性考虑, 否采纳非 晶硅 替代 晶体 硅电 认 是池在不 同地 区应有不 同考虑, 假如再考虑到人们普遍认 为 的非 晶硅 电池没有解决 的稳固 性 问题, 面玻 璃 的非 钢 表化、效率低等其它问题, 晶硅 的使 用应慎 重 , 非 不应 盲从；同时在使 用中不论何 种 电池都不 应忽视 组件 的通风 问题；名师归纳总结 关键词：光伏发电； 晶硅太阳电池； 非 多晶硅太阳电池； 热性能中图分第 6 页,共 43 页类号 ： 文献标识码： 引言短路 电流及填充因子的强衰减 的特点 依据分 析 , 这种现象主要发生 在使 用 的前 几个 月 ）,了更 好地 为 在世界范围内, 由于晶

17、体硅材 料 的来源 紧 缺 , 虽排除非晶硅前 期- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 衰减的影响 , 中所个人资料整理仅限学习使用生能源有 分 析 数 据 均文 然太阳能光伏发电作为可再的应 用前 景广 阔 , 来 自 年 月份 以后 ；但在实 际应 用 中仍存 在 诸多 瓶颈 和没有 完 全解 决 的 地 理位 置及 安装角 度 问题 , 明白 决此 问题, 进一 步 降低 太 阳能利 用 的 为 并 北 纬 ： ； 成本 , 人们提 出了利 用非 晶体 硅 的特点替 代 晶体硅 电池, 但这只是一些理 论上 的分析, 对用 户而 言 , 是否 能东

18、经 ： ” ；海拔 ： ；达到 较佳的性 价 比就 需 要对 实 际应 用 中 的情 况作 详 细测量和分 析 ,明白 真 实 的投入 与 产 出 ； 这 一 系列 对 目的, 我们对非 晶电池和 晶体硅电池 的发 电量进行 了户外监测 和分 析 ；我们 的结 果 只 是针 对北 京 地 区 的 情形, 其它地 区的情形是否 相 同 , 仍有待进 一步讨论；电池 组 件安装 角度 ：；电池组 件朝 向 ： 正南问题 的明白 都 需要 一 个 有实 用价 值 的评 估 ；基 于此 系统构 成及标准 条件 下测 量参 数 非 晶硅 电池 组件参 数 , ） 如表 ；表 组件 规格 参数 产 品 型

19、 号天 津 ） 司 系统构 成 及 安装 信 息为 了分析 及 比对非 晶体硅 和 晶体 硅 太 阳 电池在开 路 电压短路 电流 , 实际应用 中的情形, 使系统的测试 数据更具有说服力 , 们 在 中 科 院半 导 体 所 的 屋 顶 上 分 别 安 装 了 我 的非 晶硅及 多 晶硅两 套系统；系统 投入 使 用 时 间为 年初, 依据 非 晶硅 电池 早 期 在 阳光 的照 射最大功率点 电压 最大功率标称值 测 试 条 件 , 致 ；串 , 连 接方式： 使 用非 晶组件 共 块, 称 功 率标下,其无序 晶格中复合现象会越来越 严 重 , 而导联 , 并联 ； 从 块 组收 稿 日

20、期：通 讯 作 者 ：于元 ）女, 级工 程 师 , 一, 高 主要 从 事太阳能光 伏 方 面 的研究 ； 维普资讯 期名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 43 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用于元等 ： 晶硅 与晶硅太阳电池在太阳能光伏发电应 用 中热性能的研究非 多 晶硅 电池组件参数 , 表 ） 如 ；表 组 件 规格 参 数 产 品型号开 路 电 压, 短 路 电 流, 限公司上海 太阳能科技有 最大 功率 点电压, 最大功率标称值 ,测试条件时 刻一 , , 功 率；块 串连接方式： 使 用多晶组件 共 块, 标称联

21、 , 组并联 ； 与 网络连接 方式）接框图 , 图并 网连 接 , 用 台并 网逆变器 ； 使 系统连） 如 ；非晶硅组件卜 并网逆变器叫数 据 记 录 仪电 网 图 非晶硅,晶硅 时时发电量多 全年发电量统计值 ）如 表 所示； 表 发 电量统 计 多晶 硅组件 卜 并网 叫 逆变器图 系 统 连 接 框 图名师归纳总结 第 8 页,共 43 页 测试方 法及数 据 分 析 测试 方 法 采纳具有最大功率点跟踪的并网逆变器,同 时记录下每个阵列一天的沟通输出量 ； 采纳具有最大功率点跟踪的并网逆变器 , 每天定 时纪 录下各个 阵列 的 时时交流 输 出量；- - - - - - -精选学

22、习资料 - - - - - - - - - 测试数据 及分 析个人资料整理仅限学习使用 中发 电量 之 比） 为 了便 于分 析 比较 , 据 处 理 为 每 的发 电 数 量值 ； 的测 试 数 据 如 图 所 示 , 中实 线 为 发 电 图 量之 比随时间 的变化 趋 势 ；非 晶晶 发 电量 之 比 多以上 数 据 归 一 为 每 咯 粤胛 数据分 析）删喀依据 文献 当入 射 能量 大 于 或 等 于禁 带 宽度,莹蜡的光子入射到具有 结 的半 导体材料时, 会产生 电子 一 穴对, 内建电 场 的作 用 下 , 空 在 它们 会 产 生 电 动势 , 而 输 出 电 流 ；太 阳

23、电池 在 任 意 时 刻 的输 出 从日期 年）功率 为 太 阳 电池 的转换 效 率 与投 射 在太 阳 电池 表 面 太 阳辐 射 总能量 的乘 积 ： ） 图 非晶硅,晶硅发电量 比多 维普资讯 太阳能学报 卷 素制约, 因此 目前 分 析上 常 以测 量 值做 为依 据 分 析 式中 , 叼太阳电池的转换效率； 电池的工 这 种 变化, 量 得 到 的 晶体 硅 电池 开 路 电压 变化 范 测 围在 一一 , 而非 晶硅 电池 的开 路 电压 作 点 电压； 电池 的工 作 点 电流；开路 电压；,短 路 电 流 ； 填 充 因子 ； 变化 范 围在 一 ； 我们所 测量 光 伏 组

24、件 的厂 家 给 出 的参 数 ： 晶 非 单 位 面积入 射光 功 ；总 面积；从 式 ） 和式 ） 知 , 太 阳 电 池 组件 输 出 的 可 对 影响 主要是 由于太 阳 电池 效 率所 产 生 的影 响 , 影 而 响效 率 的主 要 因 素是 开 路 电压 、 路 电流 及 填 充 因 短 子 ；依据半 导体 物理 理论 口 决 定 太 阳 电池输 出的,一名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 43 页精选学习资料 - - - - - - - - - 】个人资料整理仅限学习使用 ） 由于上 述值 随温度 的变 化 由多 重相 互关 联 的 因硅 电池 组件 输 出

25、功 率 的温 度 系 数 为 一晶 , 体硅输出功率 的温 度 系数 为 一二这 样根 据； , 【 北京 地 区 的气象 条 件及 我 们 对 温 度 的纪 录 , 运算 出 中各 种 不 同温度 下每 电池 组件 的发 电量 之 比 线；值根 个重要参数是温度系数；从根本上讲, 填充因子、 如 图 中实 线 , 据 表整理 的测 量 数 据 为 图 中虚开路 电压、 路 电 流 随 温 度 ） 短 的变 化 都 是 由于半 导体 材料的特 性随着 温度 而变 化 ；这种 变 化取 决 于 本征 载流 子浓 度 、 散 长 度 和吸 收 系数, 中 , 阳 扩 其 太 电池 基 区 中少 数

26、载 流子 迁 移率, 由按 是的晶格散 射和 按 率变 化 律 变 化 的离 子 化 散 射 共 同 律变化） 和俘获 截打算的；基区 中 的 迁 移 率 多 少 随 温 度 的升 高 而 降低；寿命通过热 运 动 速 度 按面而 为温度的 函数 , 随温 度的 提高而升 高 几倍 , 它 迁日期移 率 和寿命 的这些 变化 使得 扩散 长度 随温度 的上升而提高,从而增加长波光谱响应, 导致光电流随温度的升 高稍有 上升 ；图 非晶硅多晶硅 发 电量 比值 本征载流子 浓度 ；在开路 电压 方 面起 很 大作） 用,开路 电压随温度 的上升而下降 , 主要是 由于本这 征载流子随暗电流的升高

27、而剧烈增加 ；暗 电 流通 常包括 注入 电流 及 耗 尽 区复 合 电 流 ；注 入 电流, 按 率 变 化 , 尽 区复 合 电流,； 一 ） 耗 按 一 ） ,； 率变 化 ；由图 可 以看 出 , 论 是根 据计 算 得 到 的数 值 , 无 仍是 实 际测量得 到 的 数值 , 于北 京 地 区这 样 的 气 对象状 况 , 电量 随季 节变 化 发 即温度 变 化 ） 在变 化 , 从 份 月 月份 非 晶硅 的发 电量 要 大 于单 晶硅, 月份 月 份 就 反 之 ； 固定 角 度 安 装 的太 阳 电 池 ,非晶硅电池和单晶硅电池的发 电量基本相同,运算 上 晶体 硅 电池

28、比非 晶硅电池 高 , 测试 上非 晶硅 填充因子也随温度 的增加而降低, 这是 由于较 电池 比晶体 硅 电池 高 ；这 种 不 同可 能是 由于 低 的开路 电压会使 伏安 特性 曲线 在弯 曲处 的 “圆度”它 们对 弱光 的响应不 同所 引起 ；增加；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 43 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由于开路电压和填 充 因子随个人资料整理仅限学习使用温度 升 高而 下 降 已部分 地 被短路 电流 的提 高抵 消 , 以效 率 及输 出功 所的变化； 结 论在多 晶硅 与非 晶硅 实 际 发 电量 的 对 比分析 中

29、,率随温度上升而降低 , 但变化范 围略小于开路 电压 我们 采纳 了 电性能经 过衰 减 的稳固 输 出太阳电池组 件进 行数 据采 集 , 同样 气候 条件 下 采集 了 在 的数 通 过上述理 论 可唧,叩瑚 山 州一陀 器 惜 粕 砬瑁,鹊盯锄肌, 砷 ） 如 朗鹧 伽陷 肌 习啪 】峪 锄叫,咖璐勰陀脱 抡,舢 【 璐 承 单硼日出哆,州【肌 瑚 叩 伍删 璐 鼯咖鹏邪删也：名师归纳总结 ；第 11 页,共 43 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用；粕山 面彻万方数据知, 阳 电池 在 实 际 应 用 中 的 据

30、, 过分 析 比较, 出以下结论 ： 太 经 得 非 晶硅 电池和 晶体硅 电池 的输 出 功率 都 随温） 度 发生季 节性 变化及 日变化；输 出功 率和 温度 有 密 切 关 系 , 同地 区 的 温度 不 同 不导 致他们 的输 出和标称 值有 很大 差别；鉴于上述缘由, 为了规范各种太 阳电池 的特性,在温 度 较 高 的 时 间段 , 晶 硅 的 发 电量 要 高） 非 规定 , 阳 电池组 件 的标称 功 率 标 于 晶体硅 电池 ； 在温 度较低 的时 间段 , 太 但晶体 硅 的发 准测 试条 件之 一 为 ；电量要 大于 非 晶硅；维普资讯 期于元等 ： 晶硅 与晶硅太阳 电池在太阳能光伏发电应用中热性能的讨论非 仅从温度考虑是否采纳非晶硅替代晶体硅电） 池在不同地区应有不同考虑 , 特别是在北方地 区；的稳固性问题, 表面玻璃的非钢化、 效率低等其他问题, 其应 用 应慎 重 ； 应 对各 种材 料制 成 的 电池 温度 特 性 做 深化 的） 讨论, 出不 同地区 不 同季节 的参 考 值 , 于 设计 人 给 便 考文 献 参 耿 假如 再考 虑 到人 们普 遍认 为 的非 晶硅 电 池没 有 解决 吴瑞 华 , 新华 非 晶硅太 阳电池述 评 太 阳能 学报 , 特 刊： , 王长贵, 王斯成 阳能光 伏发 电有用技术 太 北京 ：