光伏发电电池组件工作原理结构

1、光伏发电电池组件工作原理结构9. 光生伏打效应1839年，法国物理学家在实验室意外发现，两片金属浸入溶液构成的伏打电池中，当受到光照时会产生额外的伏打电动势，他把这种现象称为“光生伏打效应”，简称光伏效应。晶体硅半导体把太阳能转变为电能的光生伏打效应的发 电方式，称为光伏发电，太阳能电池又称为光伏电池。10. 太阳能电池工作原理太阳光照射在半导体晶体硅的PN结上，激发电子和空穴相互运动，N区的空穴向P区运动，P区的电子向 N区运 动，使太阳能电池受光面（N型硅）有大量负电荷（电子） 积累，而在太阳能电池背光面（ P型硅）有大量正电荷（空 穴）积累。如果在受光面和背光面各引出导线连接负荷，导 线

2、与负荷上就有电流通过，电流从背光面流向受光面，背光 面（P型硅）为正极，受光面（N型硅）为负极。如图二所 示:受光面N型硅爪迪串木oP型睚老）&7-一0芯卑：背光面r_电流图二：晶体硅太阳能电池工作原理示意11. 太阳能光伏发电的优点（1）取之不尽，用之不竭，不受地域、海拔等因素制 约，只要有光照，就可以发电。（2）随处可得，就近供电，可避免长距离输电造成的 损耗。（3）不用燃料、不用水，有阳光就发电，运行成本低， 不排废弃物，无污染，无噪声，真正的绿色环保新型能源。（4）无运转部件，维护简单，可实现无人值守。（5）系统构成简单，建设周期短（如果设备、材料供 应到位，10MW/电站三个

3、月可建成），方便灵活，极易组合、 扩容12. 太阳能光伏发电的缺点(1) 间歇性、随机性发电，受气候影响较大，夜间需 要用电却不能发电。(2) 能量密度较低，占地面积大。(3) 转换效率低，晶体硅光伏电池转换效率为13% 17%非晶体硅光伏电池只有 6%8 %加之能量密度较低， 难以形成高功率发电系统。(4) 初始投资高，相对火力发电其电价目前还较高，投资回收期长。13. 太阳能电池组件的分类目前社会上应用较多的太阳能电池组件可分为三类，单晶硅太阳能电池组件，多晶硅太阳能电池组件，非晶硅薄膜 太阳能电池组件，三种太阳能电池组件实物见图三所示:多晶硅组件单晶硅组件非晶硅薄膜组件图三：三种太阳能电

4、池组件实物图单晶硅电池片是由圆形硅棒切片形成，一般尺寸为125X125 mm,为制作组件排列方便，经切边后形成有倒角的 正方形，制作成组件后组件中间有许多白色孔洞。多晶硅电 池片是由方形硅锭切片形成，一般尺寸为156X156 m,制作成组件后电池片排列密实，这也是判断单晶硅组件与多晶硅组件的本质区别，本手册所讲太阳能电池组件均为单晶硅或 多晶硅组件。单晶硅电池片与多晶硅电池片见图四所示:单晶硅电池片多晶硅电池片图四：单晶硅电池片与多晶硅电池片14. 太阳能电池组件的构成太阳能电池组件从受光面到背光面大致分为五层结构：第一层：受光面，低铁、超白、绒面钢化玻璃，玻璃架空后采用$ 38钢球垂直距离1

5、米掉下，玻璃完好无损。第二层：EVA胶（乙烯与醋酸乙烯共聚物）。第三层：电池片，用互联条（薄铜片条）串联后从接线盒引出。第四层：EVA胶（乙烯与醋酸乙烯共聚物）。第五层：背光面，TPT （薄膜-聚酯-薄膜复合材料，简称塑料王）注：五层结构叠加后，用铝合金边框紧固，加装接线盒，为防止热斑效应，盒内装有13个旁路二极管，两根 4mm2光伏专用电缆引出 0.9m，接上MC4插头。如图五所示：图五：太阳能电池组件结构图注：无论单晶硅电池组件或多晶硅电池组件，结构均相同。15. 太阳能电池组件主要性能参数(1) 短路电流Isc :将太阳能电池组件正负极短路的电 流，一般在5A9A。(2) 开路电压Uoc

6、：将太阳能电池组件正、负极分开，测量其两端的电压即为开路电压，一般在30V50V。（3）峰值电流Imp:又称工作电流，是太阳能电池组件输出最大功率（标称值）时的电流，一般比短路电流小 0.3A 0.7A。（4）峰值电压Ump又称工作电压，是太阳能电池组件输出最大功率（标称值）时的电压，一般比开路电压小20%左右。（5）峰值功率 Pmax又称最大输出功率，是太阳能电池组件峰值电压与峰值电流的乘积，峰值功率单位是W,峰值功率的大小取决于太阳辐照度。电池组件的标称功率一般是按峰值功率标注， 单位是WP其出厂测试条件为：辐照度 1KW/n2,温度 25C,光谱 AM1.5。（6）填充因子FF:由于太阳

7、能电池组件的输出电压与 电流的特性曲线是非线性的，在非线性曲线的某一点可以得 到峰值电压Ump和峰值电流Imp,这一点就是峰值功率 Pmax） FF=（峰值电压x峰值电流 ）+ （开路电压x短路电流 ）=峰 值功率Pma炸（开路电压x短路电流），FF是评价太阳能电 池组件性能好坏的重要参数，其值越大，太阳能电池组件的 伏安(U-I )特性曲线越接近矩形，如图六所示：图中右侧 图的FF要优于左侧图。图六：电池组件伏-安特性曲线不同使填充因子FF区别较大示意图(7) 转换效率n : n二电能+光能二电池组件峰值功率Pma炸(电池组件面积x 1000W/m2),其值一般在 14% 17%之间。说明太阳能电池组件属于低密度能量器件，由此可知 太阳能光伏发