太阳能光伏发电系统原理

千里之行，始于足下让知识带有温度。第第2页/共2页精品文档推荐太阳能光伏发电系统原理太阳能光伏发电系统原理

光伏发电系统是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接

改变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后举行封装庇护可形成大面积的太阳电池组件，再协作上功率控制器等部件就形成了光伏发电系统装置。

3.1光电效应概述

光照耀到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectriceffect）。

3.2光生伏打效应概述及应用

3.2.1光生伏打效应

是指物体因为汲取光子而产生电动势的现象，是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。3.2.2光生伏打效应应用

光生伏打效应主要是应用在半导体的PN结上，把辐射能转换成电能。大量讨论集中在太阳能的转换效率上。理论预期的效率为24％。因为半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池，也称光电池或太阳电池。

3.3太阳能电池及其太阳能组件

3.3.1太阳能电池的工作原理，太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能

电池的工作原理。

3.3.2太阳能电池的生产流程

通常的晶体硅太阳能电池是在厚度

350～450μm的高质量硅片上制成的，

这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。如图1

3.3.3太阳能电池的创造技术

晶体硅太阳能电池的创造工艺流程如图2。提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术进展的主流。

详细的创造工艺技术说明如下：

（1）切片：采纳多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。

（2）清洗：用常规的硅片清洗办法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。（3）制备绒面：用碱溶液对硅片举行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。

（4）磷蔓延：采纳涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）举行蔓延,制成PN＋结，结深普通为0.3－0.5um。

（5）周边刻蚀：蔓延时在硅片周边表面形成的蔓延层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边蔓延层。（6）去除背面PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采纳的工艺办法。（8）制作减反射膜：为了削减入反射损失，要在硅片表面上笼罩一层减反射膜。制作减反射膜的材料有MgF2，SiO2，Al2O3，SiO，Si3N4，TiO2，Ta2O5等。工艺办法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。

（9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。(10)测试分档：按规定参数规范，测试分类。

3.3.4太阳电池组装工艺简介

组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装

工艺，多好的电池也生产不出好的电池组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增加了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户惬意的关键，所以组件板的封装质量十分重

要。在这里只容易的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的熟悉.电池测试：因为电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能全都或相近的电池组合在一起，所以应按照其性能参数举行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其举行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。

正面焊接：是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应）。焊带的长度约为电池边长的2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连

背面串接：背面焊接是将36片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采纳的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有36个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极（负极）焊接到“后面电池”的背面电极（正极）上，这样依次将36片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。

层压敷设：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板根据一定的层次敷设好，预备层压。玻璃事先涂一层试剂（primer）以增强玻璃和EVA的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调节好电池间的距离，为层压打

好基础。（敷设层次：由下向上：钢化玻璃、EVA、电池片、EVA、玻璃纤维、背板）。

组件层压：将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时光按照EVA的性质打算。我们使用迅速固化EVA时，层压循环时光约为25分钟。固化温度为150℃。(电池板原料：玻璃，EVA，电池片、铝合金壳、包锡铜片、不锈钢支架、蓄电池等)如图3

修边：层压时EVA熔化后因为压力而向外延长固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。

装框：类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增强组件的强度，进一步的密封电池组件，延伸电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键衔接。

焊接接线盒：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设

备或电池间的衔接。

高压测试：高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。组件测试：测试的目的是对电池的输出功率举行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。目前主要就是模拟太阳光的测试Standardtestcondition（STC）,普通一块电池板所需的测试时光在7-8秒左右。

3.3.5太阳能电池阵列设计步骤

１.计算负载24h消耗容量PP=H/VV——负载额定电源

2.选定天天日照时数T(H)

3.计算太阳能阵列工作电流

IP=P(1+Q)/TQ——按阴雨期富余系数，Q=0.21～1.00

4.确定蓄电池浮充电压VF镉镍(ＧＮ)和铅酸(ＣＳ)蓄电池的单体浮充电压分离为1.4～1.6V和2.2V。

5.太阳能电池温度补偿电压VTVT=2.1/430(T-25)VF

6.计算太阳能电池阵列工作电压VPVP=VF+VD+VT其中

VD=0.5～0.7约等于VF

7.太阳电池阵列输出功率ＷＰ平板式太阳能电板。WP=IP×UP

8.按照VP、WP在硅电池平板组合系列表格，确定标准规格的串联块数和并联组数。

3.4太阳能光伏发电系统

3.4.1太阳能光伏发电系统工作原理

光伏发电系统是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接改变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后举行封装庇护可形成大面积的太阳电池组件，再协作上功率控制器等部件就形成了光伏发电系统装置。光伏发电系统的优点是较少受地域限制，由于阳光普照大地;光伏系统还具有平安牢靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。

3.4.2太阳能光伏发电系统的组成

太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为沟通220V或110V，还需要配置逆变器(图5,6所示)。各部分的作用为：

（一）太阳能电池板太阳能电池板(图4所示)是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推进负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接打算囫囵系统的质量和成本。

（二）太阳能控制器太阳能控制器的作用是控制囫囵系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电庇护、过放电庇护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应该是控制器的可选项。

（三）蓄电池普通为铅酸电池，普通有12V和24V这两种，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。（四）逆变器在无数场合，都需要提供AC220V、AC11