光伏电池板的参数及特性_光伏电池板种类及应用

　　光伏电池板简介

　　光伏电池板又称太阳能电池板 Solar panel，是由若干个太阳能电池组件按一定方式组装在一块板上的组装件，通常作为光伏方阵的一个单元。

　　单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能电池组件（也叫太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

　　光伏电池板特性

　　A：光伏电池（PVcell）主要功能是将太阳的光能转换成电能，当前是以硅材料为基地的硅太阳能电池，包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物电池。在效率和寿命方面单晶硅和多晶硅优于非晶硅，多晶硅比单晶硅转换效率低，但多晶硅价格便宜。晶体磕太阳电池、薄膜太阳电池、硅异质结（HIT）太阳电池等。光伏组件是由多个太阳能电池组合而成，根据实际的功率需求，电压等级由光伏电池串联实现，电流输出由光伏电池并联实现，光伏阵列是根据电站规模的大小有若干个光伏组件构成。

　　B：光伏电池特性包括光电特性和光化学特性，光化学特性还在萌芽阶段，暂不学***能电池工作是基于光电效应原理下，如下图所示：A是N型硅，B是P型硅，当材料接触的时候生成一个内部电势，使得电子只能从B区到A区，当太阳光照射到光伏电池板时，光子带有足够的能量使得电子脱离形成空穴或者说是电子—空穴对现，此时内部电势会将光子释放的电子送到A区，空穴送到B区，打破了开始的平衡，A区的电子越来越多，当在PN结外部接上回路，就能够形成电流。实际上只是电子在移动，这个也取决于半导体材料的特性，半导体材料禁带较窄，电子只需要较小的能量即可脱离束缚，留下空穴，这样使得周围的电子区填补空穴，形成电流。（注释：来源于物理学，赫兹发现，爱因斯坦正确解释，某些物质在光照的情况下可以生成电子）

　　C：光伏电池板的PV和IV特性

　　光伏电池阵列的组成形式一般有并联串联，如下图所示：还有其他比较复杂的连接方式如SP结构、TCT结构、CTCT连接方式。影响光伏电池阵列的输出特性主要有光照强度和环境温度两个方面，两个因素进而会影响光伏电池阵列的功率输出，下面才光伏电池板的V-I特性和V-P特性进行分析：

　　当结温不变时，短路电流随着光照的增强逐渐增加，最大功率点也是逐渐增大，开路电压变化不大；最大功率点对应的输出电压基本稳定，为开路电压的0.8倍左右。当光照强度一定的时候，温度变化对短路电流的影响不是很大，但对开路电压影响较大，开路电压随着温度的升高而变小，最大功率点随着温度的升高而下降，且最大功率点电压随之下降。

　　光伏电池板种类

　　1.单晶硅光伏电池

　　单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到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，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。

　　2.多晶硅光伏电池

　　多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右 。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。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。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。

　　3.非晶硅光伏电池

　　非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，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。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，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。

　　4.多元化合物光伏电池

　　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。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：

　　a） 硫化镉太阳能电池

　　b） 砷化镓太阳能电池

　　c） 铜铟硒太阳能电池（新型多元带隙梯度Cu（In， Ga）Se2薄膜太阳能电池

　　光伏电池板构成作用

　　1）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。

　　2）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。

　　3）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，设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，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。

　　4）EVA作用如上，主要粘结封装发电主体和背板

　　5）背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化，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达到要求。）

　　6）铝合金保护层压件，起一定的密封、支撑作用

　　7）接线盒保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，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

　　8）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，而且成本很低。

　　光伏电池板参数

　　光伏电池板应用领域

　　1.用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

　　2. 交通领域：如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

　　3. 通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

　　4. 石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

　　5.家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

　　6.光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。

　　7.太阳能建筑：将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。

　　8.其他领域包括：（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等。