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 P=H/V V——负载额定电源2.选定每天日照时数 T(H)。3.计算太阳能阵列工作电流。 IP=P(1+Q)/TQ——按阴雨期富余系数，Q=0.21～1.004.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。 VT=2.1/430(T-25)VF6.计算太阳能电池阵列工作电压 VP。 VP=VF+VD+VT其中 VD=0.5～0.7 约等于 VF7.太阳电池阵列输出功率 WP?平板式太阳能电板。 WP=IP×UP8.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