太陽能光伏發電系統技術(設計安裝)(專業版)

　　

【正文】 用于電子產品的組件 40 光伏發電部件介紹 為驅動計算器、手表、收音機、電視、充電器等電子產品，一般需 至數十伏的電 壓。見圖 41。 對于串聯電池的開路電壓失配，影響相對較小。邊框為粘結劑構成對組 件邊緣的密封。 (5). 組合成本低。 硅片制成太陽電池 。不過通常情況下，串聯電阻主要來自薄擴散層。m處也能產生相當多 的載流子，如果這些位置的光生載流子壽命能大于 1181。高能粒子輻照時晶格原子發生 位移，產生晶格缺陷，降低少子壽命。在恒定光照 下，一個處于工作狀態的太陽電池，其光電流不隨工作狀態而變化，在等效電路中可把它看 作是恒流源。作為表示 F（ λ）分布的參數是大氣質量 AM 20 = ? 12 ? 2 第三章 太陽電池、組件 （ AirMass）。可以測得這個值，并稱之為開路電壓 (Voc)。在 pn結上加偏置電壓時，由于空間電荷區內沒有載流子（又稱為耗盡區）形成 高阻區，因此，電壓幾乎全部跨落在空間電荷區上。與同緯度的其它國家相比，和美國類似，比歐 洲、日本優越得多。在我國廣闊富饒的土地上，有著豐富的太陽 能資源。這個輻射強度稱為太陽常數，或稱此輻射為大氣質量為零（ AM0）的輻射。 之間變化。打擊到地球大氣層上，產生鹽暴或極光，影響地球磁場和 通訊。s 天 S .80 75% % % 10 kgm 177。截止 2022年底我國太陽電池底累計裝機已達到 50MWP 。而在過去的 30年中，光伏組件的成本已降低了 2個數量 級，光伏組件的成本已降低了 2個數量級，如圖 12所示。用 于地面太陽能光發電系統的太陽能電池，要求耐風霜雨雪的侵襲，有較高的功率價格比， 要求具有大規模生產的工藝可行性和材料來源。 表 太陽電池與光伏組件的分類 A:按基本材料分類 1 1 第 1章 導論 晶體硅光伏電池及組件 非晶硅薄膜光伏電池及組件 微晶硅薄膜光伏電池及組件 納晶硅薄膜光伏電池及組件 硒光電池 化合物太陽電池 :硫化鎘 ,硒銦銅 ,碲化鎘 ,砷化鎵光伏電池及組件 染料電池 ……. B: 按結構分類 同質結光伏電池及組件 異質結光伏電池及組件 肖特基結光伏電池及組件 復合結光伏電池及組件 液結光伏電池 及組件 C: 按用途分類 空間光伏電池及組件 地面光伏電池及組件 光伏傳感器 D: 按使用狀態分類 平板光伏電池及組件 聚光光伏電池及組件 分光光伏電池及組件 E:按封裝材料分類 剛性封裝光伏電池及組件 半剛性封裝光伏電池及組件 柔性襯底封裝光伏電池及組件 太陽能光伏發電的發展歷史和現狀 自從 1839年發現“光生伏打效應”和 1954年第一塊實用的光伏電池問世以來，太陽能 光伏發電取得了長足的進步，但是它的發展仍然比計算機和光纖通訊要慢得多。 2022－ 2022年間，我國光伏產業迅猛發展，已經成為世界光伏產業和市場發展最快的 國家之一。較大的生產規模和先進的技術使太陽電池的價格已從 2022年的 36?40元 /Wp，降為 2022年 的 30元 /Wp。 min 或 1370w/m 10 6 27 27 3 3 2 8 14 2 12 11 37 2 1 1 1 第 2 章 太陽和太陽能 能量產生率 表面逸出速度 二、地球 地球赤道直徑 地球極間直徑 地球質量 地球體積 地球平均直徑 表面加速度（標準值） 扁平度 地球軌道偏心度 海平面平均壓力 平均日地距離 地球平均半徑 地球表面積 遠日點距離 近日點距離 繞轉軸慣量矩 地球表面逸出速度 赤道旋轉速度 公轉軌道平均速度 10 W 618Km/S 10 g 10 cm 10 Km 6371Km 10 m 10 m 11521 10 m 10 kgm 465ms Kms 為了利用太陽能發電，必須首先了解太陽，包括太陽的結構，太陽與地球相對運動的 規律，太陽輻射的性質等等。 圖 21 太陽結構示意圖 12 6 6 ) [1] 16 9 第 2 章 太陽和太陽能 太陽與地球相對運動的規律 [1] 地球繞太陽運動 橢圓軌道稱為黃道，在黃道平面內，長軸 152 10 Km短軸 147 10 Km. a） 赤黃角，地軸與黃道平面的夾角稱赤黃交角，數值為 176。 太陽輻射的性質 太陽輻射的來源 太陽輻射來源于在高溫高壓下進行的熱核反應 . 太陽輻射能的 計算是一個非常重要的計算，因為各地太陽能資源不一樣，需要利用實測值來作為計算的依 據。目前， 光伏工作中采用的太陽常數值是 ，這個數值是由裝在氣球，高空飛機和宇宙飛船 上的儀器的測量值加權平均而確定的。全國各地的年太陽輻射總量為 928－ 2333kWh/ m2，中值為 1626kWh/ m2。上述一、二、三類地區約占全國總面積的 2/3 以上，年太陽輻射總量高 于 5000 MJ/m2，年日照時數大于 2022h，具有利用太陽能的良好條件。當外加電壓使得 p區為正時，勢壘高度 減小，空穴從 p區向 n區的移動以及電子從 n區向 p區的移動變得容易，在兩個區內有少數載流 子注入，因此電流容易流動（稱為正向）。由于此時 pn結處于正 向偏置，因此，上述短路光電流和二極管的正向電流相等，并由此可以決定 VOC的值。 AM 表示入射到地球上的大氣的太陽直射光所通過的路程長度，定義為 AM = b b0 sec Z () 式中： b0——標準大氣壓 b——測定時的大氣壓 Z——太陽天頂距離 一般情況下， b ? b0，例如， AM1 相當于太陽在天頂位置時的情況， AM2 相當于太陽高度角 為 30176。光電流一部分流經負載 RL，在負載兩端建立起端電壓 V，反過來它又正向偏置 于 p—n結二極管，引起一股與光電流方向相反的暗電流 Ibk，這樣，一個理想的 PN同質結太陽 電池的等效電路就被繪制成如圖 )所示。大量研究工作表明，壽命參數對輻照缺陷最為靈敏， 也正因為輻照影響了壽命值，從而使太陽電池性能下降。s，就可以被 pn收集，從而輸送到 外電路。 PN結收集的 電流必須經過表面薄層再流入最靠近的金屬導線，這就是一條存在電阻的路線，顯然通 過金屬線的密布可以使串聯電阻減小。 太陽電池封裝成光伏組件； 光伏組件連接成光伏方陣 . 根據不同用途，可以從下幾方面選用硅材料： (1). 導電類型：從國內外硅太陽電池生產的情況來看，多數采用Ｐ型硅材料，這是 基于ｎ ／ｐ型電池在空間的應用及其傳統的生產歷史。 圖 晶體硅太陽電池封裝成組件所需的材料及結構 太陽電池組件的常見結構形式 圖 太陽電池的典型封裝結構 常規的太陽電池組件結構形式有下列幾種，玻璃殼體式結構如圖 ，底盒式組件如 圖 ，平板式組件如圖 ，無蓋板的全膠密封組件如圖 。主要材料有不銹鋼，鋁合金，橡膠，增強塑料等。 圖 串聯失配時輸出的短路電流的計算 在串聯失配時，輸出的短路電流可利用圖 求得。 下面我們分別加以討論。而單個太陽電池產生的電壓小于 1V，所以要驅動這些電子產品，必須使多個太陽電池 元件串聯連接才能滿足一般電子器件的電壓要求。 按照太陽電池的用途，目的、規模、太陽能電池的種類等有各種形狀的太陽能電池組件， 下面就幾種典型的例子進行介紹。 39 光伏發電部件介紹 第 4 章 太陽能光伏發電系統部件介紹 獨立光伏系統的構成主要包括：光伏組件（陣列）、蓄電池、逆變器、控制器。 電流失配意味著產生電流為兩單電池電流最小值。 32 第三章 太陽電池、組件 邊框 平板組件必須有邊框，以保護組件和組件與方陣的連接固定。 (4). 組合引起的電性能損失小。 半導體級硅（太陽電池級硅）切割為硅片 。 （ 6） 串聯電阻 :在任何一個實際的太陽電池中，都存在著串聯電阻，其來源可以是引線、 金屬接觸柵或電池體電阻。在間接帶隙半導體材料如 Si中，距離 pn結 100181。 太陽電池的輻照效應 在外層空間存在著高能粒子，如電子、質子、 γ粒子等。 太陽電池的輸出特性 等效電路 為了描述電池的工作狀態，往往將電池及負載系統用一等效電路來模擬。 F（ λ）的值很大的程度上依賴于太陽天頂角。此時，如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能 量成正比的光電流流過，這個電流稱作短路電流（ Isc），另一方面，若將 PN結兩端開路，則 由于電子和空穴分別流入 N區和 P區，使 N區的費米能級比 P區的費米能級高，在這兩個費米能 級之間就產生了電位差 VOC。這兩種半導體的界面 稱作 PN結。 從全國來看，我國是太陽能資源相當豐富的國家，絕大多數地區年平均日輻射量在 4 kWh/ 以上，西藏最高達 7 kWh/。南從北緯 4o的 曾母暗沙，北到北緯 的漠河，西自東經 73o 的帕米耳高原，東至東經 135o 的黑龍江 與烏蘇里江匯流處，距離都在 5000 公里以上。 在地球大氣層之外，地球 太陽平均距離處，垂直于太陽光方向的單位面積上的輻射能基本 為一常數。 一年中從 0 與 176。密度為 10 g/cm ，溫度高達 100 多萬度，有時日冕能向 太空伸展幾萬公里，形成太陽風。Km這一項目的啟動 大大刺激了光伏工業，國內建起了幾條太陽電池的封裝線，使太陽電池的年生產量迅速達 到 100MWP （ 2022年當年產量 20MWP ）。隨自動化程度和技術水平的提 高，電池效率將由現在的水平（單晶硅 1315%，多晶硅 1113%）向更高水平（單晶硅 1820%，多晶硅 1618%）發展。目前大面積地面用太陽能電池仍以硅材料太陽能電池為主 ,主要有 單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池，此外還有部分化合物太陽能 電池（如硒銦銅薄膜太陽電池等） ,化合物砷化鎵太陽能電池主要應用于空間電源領域。究其原因 或許是人們對于信息的追求特別強烈，而常規能源還能滿足人類對于能源的需求。 圖 11 世界太陽電池歷年產量 3 3 第 1章 導論 圖 12 世界光伏組件生產成本下降趨勢 表 12為歷年太陽電池發貨量，可以看到原來居太陽電池首位的美國。哈爾濱克羅拉太陽能電力公司及深圳拓日太陽能公司等 2個工廠生產的非晶硅 太陽電池價格為 23～25元 /