光伏模块技术：选择合适的太阳能电池板

太阳能是最丰富的能源来源。太阳辐射如果得到合理利用，可以作为水加热器或照明系统使用。1983年，贝尔实验室成功地利用光伏模块将太阳辐射转化为电能。从那时起，许多公司和研究人员开始开发这项技术，以更有效地利用太阳能。

 

 

选择太阳能电池板：硅的优缺点

 

光伏电池包含掺杂硅，这是一种吸光半导体。因此，电池类型是选择太阳能电池板时的主要考虑因素。目前主要有三种类型的硅电池：单晶硅、多晶硅和非晶硅。

 

单晶硅：单晶硅电池由单一来源的硅制成。这些电池由于其高效率，适用于刚性安装。但其制造成本较高。

 

多晶硅：多晶硅电池由不同来源的硅制成。它们的效率较低，但制造过程简单，成本低于单晶硅电池。

 

非晶硅：非晶硅电池是非晶态的硅电池，通常用于柔性太阳能模块，也称为薄膜太阳能模块。这些模块主要用于建筑嵌入式太阳能系统，例如集成窗户的太阳能系统。虽然这些电池成本低，但相较于单晶和多晶电池，其效率较低。

 

使用光伏模块数据表选择合适的技术

 

选择合适的光伏模块需要检查和比较不同公司提供的不同模块编号和技术的数据集。

 

典型的数据表包含有关产品的所有信息。

 

光伏模块的零件编号和图像：数据表的第一部分包含光伏模块的形状图像和其零件编号。

 

公司及其证书：这一部分介绍了制造公司。此外，还会列出按照国际标准(如IEC 62804和ISO 9001:2015)获得的产品和公司证书。

 

太阳能模块制造公司通常分为不同等级。这些等级通常增强了制造商与公司的保修信任关系。

 

一级：拥有超过5年光伏模块制造和销售经验的太阳能电池板制造商。这些公司通常在研发方面经验丰富，并生产自己的太阳能电池。

 

二级：这些公司在太阳能模块制造方面经验较少，通常从一级公司购买其光伏模块所需的电池。

 

三级：这些公司大部分产品来自于一级和二级公司。相较于一级和二级公司，他们的经验较少，通常在制造过程中不使用机器人，焊接和组装都由人工完成。

 

性能保证：太阳能模块制造商通常提供高达30年的线性性能保修，通常性能保持在70%以上。保修百分比越高，表明其多年内的性能越好。

 

产品特性：在这一部分，制造商列出其模块的规格及其设计用途。

 

电气规格表：这一部分提供在标准测试条件(STC)和名义模块工作温度(NMOT/NOCT)下收集的光伏模块电气数据。

 

STC：标准测试条件是检测太阳能模块的条件。这些条件包括：太阳辐照度1000 W/m²，电池温度25°C，空气质量1.5。

 

NMOT：名义模块工作温度，亦称名义工作电池温度(NOCT)，是指在太阳辐照度800 W/m²、空气温度20°C和风速1 m/s下测试电池温度和电气特性。

 

NOCT通常在数据表中指定为43°C至47°C之间。

 

表中列出的规格包括：

 

Pmp：光伏模块的最大功率输出

Vmp：最大工作电压

Imp：最大工作电流

Voc：开路电压

Isc：短路电流

效率：光伏模块的最大效率定义为模块将阳光转化为电能的比率。

IV曲线：太阳能控制器利用最大功率点跟踪以获取光伏电池的最大功率。IV曲线展示了在不同太阳辐照度和温度下太阳能模块的电流与电压特性。最大功率点是在电压和电流的乘积达到最大值时确定的点。

 

模块尺寸：模块的准确示意图，包括在太阳能系统设计过程中的尺寸，用于面板定位阶段。

 

机械规格：典型表中的机械规格包括：

 

电池类型：电池类型考虑太阳能电池所用的材料。例如：N型单晶硅，P型单晶硅。太阳能电池板的安装位置是选择电池类型的重要因素。

 

电池尺寸：大多数电池尺寸为156 mm x 156 mm、182 mm x 182 mm和210 mm x 210 mm;通常较大尺寸的电池用于输出功率较大的面板。

 

模块重量和尺寸：这些是设计用于太阳能电池板的结构时的重要因素。

 

玻璃规格：说明玻璃厚度和所用涂层类型。

 

框架：说明光伏面板外框所用材料，通常为阳极氧化铝合金。

 

接线盒：说明含有旁路二极管的接线盒的IP等级。

 

工作条件：这一部分包括：

 

最大系统电压：通常根据IEC标准设定(公用事业规模为1500 VDC)。

工作温度：通常为-40°C至+85°C。

安全级别：安全级别是指用户在电击防护方面的保护，由太阳能电池板的绝缘等级设定。

静态负载：最大风雪荷载条件。

 

光伏模块的新技术

 

半切电池板：半切电池技术在光伏市场占据了很大份额。该技术的特点是将太阳能电池切成两半，因此相比全电池模块具有许多优点。从电气角度来看，半切电池的电流是普通电池的一半，因此欧姆损耗较低，性能得以增强。半切模块表现得像两个独立的模块，因此，一侧的阴影效应不会影响另一侧。机械上，电池的面积越小，受到的应力因素影响越小，因此半切电池比普通电池更耐用。

 

瓦片技术：顾名思义，太阳能电池通过激光切割成五条条状后，像瓦片一样排列。导电粘合剂连接这五条条状，因此无需焊接。由于每条的电流较低，连接到母线的手指数量和厚度显著降低。由于手指和母线的厚度小，整体太阳能电池板的阴影效应较低。瓦片技术面临的唯一挑战是模块制造成本，且其制造过程也比其他模块技术更慢。

 

拼接技术：拼接是一种制造工艺，其中模块内部的半切电池相互接触，形成微小的悬垂部分。然后使用带状连接太阳能电池。制造过程简单。拼接的优点在于提高模块的效率并减少欧姆损耗。

 

铺设技术：铺设是将太阳能电池靠得很近，但电池之间保持非常小的距离。例如，普通模块的电池之间的距离可达2毫米，而铺设模块的电池之间的距离可低至0.2毫米。

 

双玻光伏模块和双面光伏模块：普通太阳能模块的背面有一层白色背板，用于保护模块。近年来，一些制造商开始用玻璃替代背板，从而使太阳能模块的功率输出增加了30%，这被称为双玻技术。

 

一些制造商开始在光伏电池的背面连接母线和带状，并在模块的背面使用玻璃，从而在某些情况下将功率输出提高了50%。这种方法被称为双面性。

 

一些制造商认为，在两侧都使用玻璃可以消除对铝框的需求，并增强双面性，因此市场上出现了带框和无框的双面及双玻光伏模块。

 

这些技术的缺点是光伏模块的额外重量。

 

多母线技术：这是一种用于大多数现代光伏模块的技术。与其使用三到五根粗母线，不如使用更多数量的细母线(九根、十二根或更多)。多母线技术减少了欧姆损耗，并增强了双面模块的双面性。

 

N型光伏电池：N型太阳能电池掺杂的是磷而非硼。与传统的P型电池相比，N型电池有几个优点，包括更低的年衰减、更低的功率温度系数、更低的光致衰减和更高的双面性。最常见的N型电池是TOPCON，便于将太阳能电池板工厂从市场上最常见的P型(PERC)电池转换为TOPCON。异质结(HJT)电池需要新的制造系统，但其制造过程相对简单。

 

选择合适的光伏模块

 

选择合适的太阳能模块时，请考虑以下因素：

安装位置：例如，N型技术在沙漠地区优于P型。

模块技术和数据表：检查所有规格以确保最佳输出。

材料清单：查看制造商的材料清单，以获取有关模块的更多规格并确认制造商。

平准化电力成本(LCOE)：计算LCOE以确定哪个模块在经济上可行。

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