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)/T Q—— 按阴雨期富余系数， Q=0.21 ～ 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。 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× 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