太阳能电池板简介.docx

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1、太阳能电池板简介1.1发电原理太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产 生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，碎化 像，硒锢铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发 电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太 阳电池外表时，一局部光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原 子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位 差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电 路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光能转换成电能的过 程。此，电池封装材料的增加也将增加电池单位面积产生的热量。1.6热斑效应

2、及检测方法一、太阳电池组件热斑效应太阳电池组件通常安装在地域开阔、阳光充足的地带。在长期使 用中难免落上飞鸟、尘土、落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳电池组 件上就形成了阴影，在大型太阳电池组件方阵中行间距不适合也能互 相形成阴影。由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的 电流、电压发生了变化。其结果使太阳电池组件局部电流与电压之积 增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升。太阳电池组件中某些 电池单片本身缺陷也可能使组件在工作时局部发热，这种现象叫“热 斑效应”。在实际使用太阳电池中，假设热斑效应产生的温度超过了一定极限 将会使电池组件上的焊点熔化并毁坏栅线，从而导致整个太阳电池组 件的

3、报废。据国外权威统计，热斑效应使太阳电池组件的实际使用寿 命至少减少10%0热斑现象是不可防止的，尽管太阳电池组件安装时都要考虑阴影 的影响，并加配保护装置以减少热斑的影响。为说明太阳电池能够在 规定的条件下长期使用，需通过合理的时间和过程对太阳电池组件进 行检测，确定其承受热斑加热效应的能力。二、检测方法 确定太阳电池组件承受热斑加热能力的检测试验叫“热斑耐久试 验”。热斑耐久试验过程需严格遵循国际标准IEC 61215-2005,试验 内容大致如下：1 .装置(1)辐照源1,稳态太阳模拟器或自然光，辐照度不低于700W/ m2,不均匀度不超过2%,瞬时不稳定度在5%以内。(2)辐照源2,

4、C类(或更好)的稳态太阳模拟器或自然光，其辐照 度为 1000W/m210%o(3)太阳电池组件I-V曲线测试仪。4 4) 一组对试验太阳电池组件遮光增量为5%的不透明盖板。(5)一个适当的温度探测器。5 .程序在太阳电池组件试验前应安装厂商推荐的热斑保护装置。(1)将不遮光的组件在辐照源1下照射，测试其i-V特性和最大 功率点。(2)使组件短路，组件在稳定的辐照源1照射下，用适当的温度 探测器测定最热的电池单片。(3)完全挡住选定的电池单片，用辐照源2照射组件。在此过程 中组件的温度应该在5010o(4)保持此状态经过5小时的曝晒。(5)再次测定组件的I-V特性和最大功率点。6 .要求(1)

5、太阳电池组件无严重外观缺陷；(2)太阳电池组件最大输出功率的衰减不超过试验前测试值的5%； 由试验过程得知，热斑耐久试验的最终目的是对太阳电池组件厂 商的产品质量有严格要求，而试验过程也对试验装置有准确的规定。 试验中，关键装置辐照源的选择有稳态太阳模拟器和自然光这2种。 众所周知，自然光具有众多非人为的不稳定因素，诸如地区分布、气 候变化、风向、温度等。根据实地测试，上海地区夏季正常晴天的中 午自然光辐照度仅为700-800W/很难到达lOOOW/m2的试验要求， 更谈何持续5小时的曝晒。综上，热斑耐久试验通常使用稳态太阳模拟器对太阳电池组件进 行检测。中心自主研发的热斑耐久检测设备是实验室

6、模拟热斑条件的 必需设备，利用此设备进行热斑耐久加速试验可以尽早暴露质量问题, 降低质量风险，提高产品可靠性和使用寿命，不仅适用于组件热斑试 验，同时也满足早期光衰减试验要求。设备参数如下：(1)有效照射面积：1600mni*1000(2)最大辐射强度：1000W/m2(3)光源光谱分布：C级(4)均匀度:9.2%, C级(5)瞬时不稳定度：3%, C级(6)人机界面控制：PLC控制，样品温度、稳定度、副照度实时显示和积分功能。产业链器月受光通程中带正电的E5L在p型笈移蓟 带黄爸的蚯往N型反移财晶片受光篌其奇孑偻N笈艮电金流出翼笃P笈正桎醇缘1.2太阳能电池板组成单晶硅棒单晶硅片 单晶硅太阳

7、能电池多晶硅锭多晶硅片 多晶硅太阳能电池太阳能电池板主要由以下部件组成:组成局部钢化玻璃其作用为保护发电主体（如电池片），透光其选用是有 要求的，1.透光率必须高（一般91%以上）；2.超白钢化处理EVA用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片），透明EVA 材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄, 从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了 EVA本身的质 量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标， EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响 组件寿命。光伏电池片主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅 太阳电池

8、片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣晶体硅太阳能电池片， 设备本钱相对较低，但消耗及电池片本钱很高，但光电转换效率也高， 在室外阳光下发电比拟适宜薄膜太阳能电池，相对设备本钱较高，但 消耗和电池本钱 很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点， 但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电 池。EVA作用如上，主要粘结封装发电主体和背板背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化，大局部组件厂家都质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能到达要求。）铝合金保护层压件，起一定的密封、支撑作用接线盒保护整个发电系统，起到电流中转站的作

9、用，如果组件 短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接线盒中最关键 的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也 不相同硅胶密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交 界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶, 工艺简单，方便，易操作，而且本钱很低。太阳能电池板的使用寿命由电池片，钢化玻璃，EVA, TPT等的 材质决定，一般会用好一点材料的厂家做出来的电池板使用寿命可以 到达25年，但随着环境的影响，太阳能电池板的材料会随着时间的 变化而老化。一般情况下用到20年功率会衰减30%,用到25年功率 会衰减70%o光伏电池分类单晶硅光伏电池单晶硅

10、光伏电池是开发较早、转换率最高和产量较大的一种光伏 电池。单晶硅光伏电池转换效率在中国已经平均到达16. 5%,而实验 室记录的最高转换效率超过了 24. 7%.这种光伏电池一般以高纯的单 晶硅硅棒为原料，纯度要99. 9999%O目前单晶硅太阳能电池的光电 转换效率为15%左右，最高的到达24%,这是目前所有种类的太阳能 电池中光电转换效率最高的，但制作本钱很大，以致于它还不能被大 量广泛和普遍地使用。多晶硅光伏电池多晶硅光伏电池是以多晶硅材料为基体的光伏电池。由于多晶硅 材料多以浇铸代替了单晶硅的拉制过程，因而生产时间缩短，制造成 本大幅度降低。再加之单晶硅硅棒呈圆柱状，用此制作的光伏电池

11、也 是圆片，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率那么要降低不少，此外, 多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短，因而组成 光伏组件后光能利用率较低。与单晶硅光伏电池相比，多晶硅光伏电 池就显得具有一定竞争优势。非晶硅光伏电池非晶硅光伏电池是用非晶态硅为原料制成的一种新型薄膜电池。 非晶态硅是一种不定形晶体结构的半导体。用它制作的光伏电池只有 1微米厚度，相当于单晶硅光伏电池的1/300.它的工艺制造过程与单 晶硅和多晶硅相比大大简化，硅材料消耗少，单位电耗也降低了很 多。非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，硅材料 消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。

12、但非晶 硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前国际先进水平 为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。多元化合物太阳能电池多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳 电池。现在各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以 下几种：硫化镉太阳能电池、碑化钱太阳能电池与铜锢硒太阳能电池。1.3 电池板参数一、电气特性太阳能电池板组件短路电流温度系数：0. 05%开路电压温度系数：-0. 33%功率温度系数：-0. 23%工作电流温度系数：+0. 08%工作电压温度系数：-0. 33%最大系统电压：1000V绝缘系数：lOOMOhm击穿电压：AC 2000

13、V, DC 3000V抗风力系数60m/s(200kg/sq. m)抗压能力100Kg/m2耐撞击系数能承受227g钢球从1m高掉下的撞击环境温度45良好耐候性防风，防冰雹电气参数输出电压：是指把光伏电池置于100mW/c后的光源照射下，且光 伏电池输出两端开路时所测得的输出电压值。光伏电池的开路电压与入射光辐照度的对数成正比，与环境温度 成反比。与电池面积的大小无关。短路电流：是指将光伏电池在标准光源的照射下，在输出短路时 流过光伏电池两端的电流。测量短路电流的一般方法是，用内阻小于 1欧的电流表接到光伏电池的两端进行测量。最大输出功率(Pm)： 最大输出工作电压(Vpm) X最大输出工作电

14、流(Ipm)o开路电压(Voc)：正负极间为开路状态时的电压。短路电流(Isc)：正负极间为短路状态时流过的电流。最大输出工作电压(Vpm)：输出功率最大时的工作电压。最大输出工作电流(1pm)：输出最大功率时的工作电流。伏安特性曲线：是指太阳能电池组件把接收的光能转换成电能, 其输出电流I电压V的特性曲线。太阳能电池的效率要判别一个太阳能电池性能的好坏，最重要的 就是转换效率(h),转换效率的计算公式：匚 Im*Vm (at AM 1.5,1000W/m2 , 25)Eff- S*Pin (at AM1.5,1000W/m2, 25)其中Pin为太阳能光入射功率,Pm为最大输出功率，Im与V

15、m分别为在最大输出功率时的电流与电压。1.4 光伏板的温度效应光伏组件的温度太阳能电池封装进光伏组件里所产生的一个多余的边际效应是, 封装改变了组件内热量的进出状况，因此增加组件的温度。温度的增 加对电池的主要影响是减小电池的输出电压，从而降低输出功率。此 外，温度的增加也会导致光伏组件中出现几个电池恶化，因为上升的 温度也会增加与热扩散有关的压力，或者增加恶化率，即每上升10 C恶化量就增加2个。工作温度决定于组件产生的热量、向外传输的热量和周围环境的 温度之间的平衡。而组件产生的热量决定于组件所在的工作点、组件 的光学特性和电池的封装密组件度。组件向外散发热量可以分为三个 过程：传导、对流

16、和辐射。这些散发过程决定于组件材料的热阻抗、 组件的发光特性和组件所处的环境条件（特别是风速）。光伏电池的热量生成太阳能电池板晒在阳光之下的光伏电池即产生热又产生电。对于 工作在最大功率点处的商业光伏组件来说，只有10%到15%的太阳光 被转换成电，而剩下的大局部都变成了热。影响组件的热生成的几个 因素包括：组件外表的反射;组件所处的工作点；组件中没有被电池片占据的空白局部对阳光的吸收；组件或电池对低能光（红外光）的吸收；外表反射被组件外表反射出去的光对电能的产生没有贡献。这些光也被看 作是能量损失的因素，因此要尽量减少。当然，反射光也不会使组件 加热。对于典型玻璃外表封装光伏组件来说，反射光

17、中包含了大约 4%的入射能量。组件的工作点和效率电池的工作点和效率决定了电池吸收的光子中能转换成电能的 数量。如果电池工作在短路电流或开路电压处，那么产生的电能为零, 即把所有光能都转换成电能。太阳能电池的封装密度。光伏组件对光的吸收光伏组件中没有被电池片占据的局部同样也会加热组件。吸收和 反射的光的比例决定于组件反面的材料和颜色。红外光的吸收能量低于电池材料禁带宽度的光将不能产生电能，相反会变成热 量使电池温度上升。而电池反面的铝线也趋向于吸收红外光。如果电 池的反面没有被铝完全覆盖，那么局部红外光将穿过电池并射出组件。太阳能电池的封装因素太阳能电池经过特殊设计使得它能更有效率地吸收太阳光辐射。 电池本身通常能比组件封装材料和电池背外表层产生更多的热量。因