光伏发电系统基础知识

光伏发电系统基础知识光伏发电原理光伏发电 是利用半导体界面的 光生伏特效应 而将光能直接转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进行封装保护可形成大面积的 太阳电池 组件， 再配合上 功率控制 器等部件就形成了 光伏发电 装置。光伏发电系统简单示意图（未包括并网）太阳能光伏发电的基本元件、材质、电的形成等简介太阳能光伏发电 的最基本元件是对光有响应并能将光能转换成电能的器件，即 太阳电池 （片） 。有 单晶硅 、 多晶硅 、 非晶硅 、 砷化镓 ， 硒铟铜和 薄膜电池 等多种材料太阳电池片。 目前， 单晶和多晶电池用量最大， 非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。 国产 晶体硅 电池效率在 10－ 13％左右，国外 同类产品 效率约 12－ 14％。由一个或多个太阳 电池片 组成的 太阳能电池板 称为 光伏组件 。发电原理单晶硅 、 多晶硅 、 非晶硅 、 砷化镓 ，硒铟铜发电原理基本相同现以晶体为例描述光发电过程。 P 型 晶体硅 经过掺杂磷可得 N 型硅，形成 P－ N 结。 当光线照射 太阳能电池 表面时，一部分 光子 被 硅材料 吸收； 光子 的 能量传递 给了硅原子， 使电子发生了越迁， 成为 自由电子 在 P－ N 结两侧集聚形成了 电位差 ， 当外部接通电路时， 在该电压的作用下， 将会有电流流过外部电路产生一定的 输出功率 。 这个过程的实质是 光子能量转换 成电能的过程。晶体硅太阳能电池的制作过程“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从 19 世纪科学家们 发现了 晶体硅 的 半导体 特性后， 它几乎改变了一切， 甚至人类的思维。 20 世纪末，我们的生活中处处可见 “ 硅 ” 的身影和作用，晶体硅太阳能电池 是近 15 年来形成 产业化 最快的。生产过程大致可分为五个步骤 a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。太阳电池板组装工艺简介工艺简介在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识 . ①电池测试由于 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一致或相近的 电池组 合在一起，所以应根据其性能参数进行分类； 电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的 电池组 件。② 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③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，我们目前采用的工艺是手动的，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， 操作者使用 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。④ 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 按照一定的层次敷设好， 准备 层压 。玻璃事先涂一层试剂（ primer ）以增加玻璃和 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， 调整好电池间的距离， 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 ）。暴戾⑤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， 层压温度层压时间根据 EVA 的性质决定。我们使用快速固化 EVA 时，层压循环时间约为 25 分钟。固化温度为 150℃。⑥修边 层压时 EVA 熔化后由于压力而向 外延 伸固化形成 毛边 ，所以层压完毕应将其切除。⑦装框 类似与给玻璃装一个镜框； 给玻璃组件装铝框， 增加组件的强度， 进一步的密封 电池组 件， 延长电池的使用寿命。 边框和玻璃组件的缝隙用 硅酮 树脂填充。各边框间用角 键连接 。⑧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连接。⑨ 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。⑩组件测试 测试的目的是对电池的 输出功率 进行标定， 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Standard test condition （ STC） ,一般一块电池板所需的测试时间在 7-8 秒左右。制作过程注意事项1、选择高转换效率、高质量的电池片 ；2、高质量的原材料，例如高的 交联 度的 EVA 、高粘结强度的封装剂（中性 硅酮 树脂胶）、高 透光率 高强度的 钢化玻璃 等；3、合理的封装工艺4、员工严谨的 工作作风 ；由于太阳电池属于高科技产品，生产过程中一些细节问题，一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、 应该均匀的涂刷试剂而潦草完事等都是影响产品质量的大敌， 所以除了制定合理的制作工艺外， 员工的认真和严谨是非常重要的。太阳能电池阵列设计步骤1.计算负载 24h 消耗容量 P PH/V V 负载额定电源2.选定每天 日照时数 TH。3.计算太阳能阵列工作电流。 IPP1Q/T Q 按阴雨期富余系数， Q0.21 ～ 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 分别为 1.4 ～ 1.6V 和2.2V。5.太阳能电池温度补偿电压 VT。 VT2.1/430T-25VF6.计算太阳能电池阵列工作电压 VP。 VPVFVDVT 其中 VD0.5 ～ 0.7 约等于 VF7.太阳电池阵列 输出功率 WP 平板式太阳能电板。 WPIP UP 8.根据 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存在问题光电性能的测量要用到 拉曼光谱， X 射线仪，椭圆偏光仪等现在流行的电池有切片电池和薄膜电买到硅晶片，但切到 3 微米厚，不是手工可以做到的