1太陽能電池組件技術(shù)特性

 

按國際電工委員會IEC：1215：1993標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，加工生產(chǎn)過程嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，能夠確保太陽能電池組件的質(zhì)量、電性能和壽命要求。

 

1）太陽能電池組件的絕緣強(qiáng)度大于100MΩ.

 

2）產(chǎn)品使用壽命超過25年。

 

3）工作溫度范圍：-40℃～+85℃。

 

太陽能電池組件的表面采用復(fù)合材料，由層壓機(jī)層壓而成。氣密性、耐候性好，抗腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度好。采用雙柵線，使太陽能電池組件的封裝的可靠性更高。太陽電池在制造時，先進(jìn)行化學(xué)處理，表面做成了一個象金字塔一樣的絨面，能減少反射，更好地吸收光能。采用ABS塑料接線盒，耐老化防水防潮性能好。帶有旁路二極管能減少局部陰影而引起的損害。采用36片或72片單晶或多晶硅太陽能電池進(jìn)行串聯(lián)以形成12V和24V各種類型的組件。太陽能電池組件有以下材料組成：

 

1）電池片。采用高效率（14.5%以上）的單晶或多片晶硅太陽能電池片封裝，以保證太陽能電池板設(shè)計(jì)的輸出功率。

 

2）玻璃。采用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)，厚度3.2mm，在太陽能電池光譜響應(yīng)的波長范圍內(nèi)(320～1100nm)透光率達(dá)91%以上，對于大于1200nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。

 

3）EVA、TPT。采用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優(yōu)質(zhì)EVA膜層作為太陽能電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連接劑，具有較高的透光率和抗老化能力。太陽能電池的背面覆蓋物為白色氟塑料膜，對太陽光起反射作用。太陽能電池組件層之間采用雙層EVA材料以及TPT復(fù)合材料，組件氣密性好，抗潮，抗紫外線好，不容易老化。

 

采用上述材料的太陽能電池組件，可使太陽能電池組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外反射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。當(dāng)然，采用的氟塑料膜要具有太陽能電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等。對太陽能電池組件的基本要求有：

 

1）采用的鋁合金邊框應(yīng)具有高強(qiáng)度，抗機(jī)械沖擊能力要強(qiáng)。

 

2）標(biāo)準(zhǔn)測試條件：（AM1.5）輻照度為1000W/m2，電池溫度為25℃。

 

3）絕緣電壓：≥600V。

 

4）邊框接地電阻：≤10Ω。

 

5）迎風(fēng)壓強(qiáng)：2400Pa。

 

6）填充因子：73％。

 

7）短路電流溫度系數(shù)：+0.4mA/℃。

 

8）開路電壓溫度系數(shù)：-60mV/℃。

 

9）工作溫度：-40℃～+90℃。

 

目前，太陽能電池的封裝形式主要有2種，一種是用透明度較高的環(huán)氧樹脂封裝的“滴膠板”，另一種是用 “低鐵”鋼化玻璃封裝的，稱為“層壓板”，層壓組件生產(chǎn)成本高、工藝復(fù)雜、使用壽命長，在正常使用中壽命達(dá)25年以上。滴膠板具有生產(chǎn)尺寸靈活、成本低、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)速度快等優(yōu)點(diǎn)，其最大缺點(diǎn)是太陽能電池光效老化、衰減快、性能穩(wěn)定性差、使用壽命短，滴膠封裝雖然外形美觀，但是太陽能電池工作壽命僅1～2年。另外，采用一種硅凝膠封裝的太陽能電池，其工作壽命可以達(dá)到10年。單晶硅太陽能電池組件結(jié)構(gòu)，如圖1所示，多晶硅電池組件結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

 

 

2并網(wǎng)太陽能電池方陣選型要點(diǎn)

 

并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有著與離網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)不同的特點(diǎn)，在有太陽光照射時，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)饋電，而在陰雨天或夜晚太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)不能滿足負(fù)載用電需要時，負(fù)載轉(zhuǎn)為由電網(wǎng)供電。這樣就不存在因傾角的選擇不當(dāng)而造成夏季發(fā)電量浪費(fèi)、冬季對負(fù)載供電不足的問題。在并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中唯一需要關(guān)心的問題就是如何選擇最佳的傾角使太陽能電池方陣全年的發(fā)電量最大。

 

對于并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能電池方陣最佳傾角的選擇，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮，需要考慮太陽能電池方陣安裝地點(diǎn)的限制，尤其對于光伏建筑一體化（BIPV）工程，太陽能電池方陣傾角的選擇還要考慮建筑的美觀度，需要根據(jù)實(shí)際需要對傾角進(jìn)行小范圍的調(diào)整，而且這種調(diào)整不應(yīng)導(dǎo)致太陽輻射吸收的大幅降低。

 

并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)發(fā)電時，太陽能電池方陣必須實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制，以便太陽能電池方陣在任何當(dāng)前日照下不斷獲得最大功率輸出。在設(shè)計(jì)太陽能電池方陣串聯(lián)數(shù)量時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

 

1）接至同一臺光伏逆變器的太陽能電池組件的規(guī)格類型、串聯(lián)數(shù)量及安裝角度應(yīng)保持一致。

 

2）需考慮太陽能電池組件的最佳工作電壓（Vmp）和開路電壓（Voc）的溫度系數(shù)，串聯(lián)后的太陽能電池方陣的Vmp應(yīng)在光伏逆變器MPPT范圍內(nèi)，Voc應(yīng)低于光伏逆變器輸入電壓的最大值。

 

 

太陽能電池溫度和日照強(qiáng)度對太陽能電池輸出特性的影響如圖3所示，由圖3可知，溫度上升將使太陽能電池開路電壓Voc下降，短路電流Isc則輕微增大，總體效果會造成太陽能電池的輸出功率下降。太陽能電池在不同日照量下的I-V和P-V特性曲線如圖4所示。從圖4可知，日照強(qiáng)度直接影響太陽能電池的輸出電流，導(dǎo)致太陽能電池輸出功率的變化。

 

 

對于單晶硅和多晶硅太陽能電池，工作電壓（Vmp）的溫度系數(shù)約為-0.0045/℃（折合70℃時的系數(shù)為0.8）；開路電壓（Voc）的溫度系數(shù)約為-0.0034/℃（折合-10℃時的系數(shù)為1.12）。

 

對于非晶硅薄膜電池，工作電壓（Vmp）的溫度系數(shù)約為-0.0028/℃（折合70℃時的系數(shù)為0.874）；開路電壓（Voc）的溫度系數(shù)約為-0.0028/℃（折合-10℃時的系數(shù)為1.1）。

 

3太陽能電池方陣與光伏逆變器匹配

 

針對目前常見的晶體硅太陽能電池組件，結(jié)合光伏逆變器產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)及光伏逆變器推薦的Voc和Vmp配置，設(shè)計(jì)中可根據(jù)實(shí)際太陽能電池方陣的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和匹配。