1、光伏组件太阳电池基本知识整理太阳电池的基本知识太阳能电池主要是以半导体材料为基础，通过内光电效应，将太阳能转化为电1.半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间。常见的半导体元素有 ：硅（Si、锗（6）、硒（Se ）等，常见化合物半导体有：硫化镉（CdS ）、砷化镓（GaAs ）等，许多有机化合物也是半导体。2.内光电效应：当半导体的表面受到太阳光照射时，如果其中有些光子的能量 的大于或等于半导体的禁带宽度，就能使电子挣脱原子核的束缚，在半导体中产生 大量的电子一空穴对。（原子把电子打出金属的现象是外光电效应）3.P型半导体：在硅晶体中掺入少量三价杂质元素（如硼），因硼原子最外层 只有3个价电子，它
2、与周围原子组成共价键时，因缺少一个电子，在晶体中便产生 空位，当相邻共价键上的电子受到热源振动或在其他激发条件下获得能量就有可能 补充这个空位，硼原子便形成了不能移动的负离子，原来硅原子的共价键就会缺少 一个电子，形成空穴。4.N型半导体：在硅晶体中掺入少量五价杂质元素（如磷），因磷原子最外层 有5个价电子，它与周围原子组成共价键时，因多一个电子，在晶体中便产生一个 多余的电子。多余的电子容易受热激发而挣脱共价键的束缚而成为自由电子，自由 电子移动后，在磷原子的位置便留下了一个不能移动的正离子。5.PN结：在P型半导体中有许多带正电荷的空穴和带负电荷的电离杂质。在 电场的作用下，空穴是可以移动
3、的，而电离杂质（离子）是固定不动的。 N型半导体中有许多可动的负电子和固定的正离子。当 P型和N型半导体接触时，在界面 附近空穴从P型半导体向N型半导体扩散，电子从N型半导体向P型半导体扩 散。空穴和电子相遇而复合，载流子消失。因此在界面附近的结区中有一段距离缺 少载流子，却有分布在空间的带电的固定离子，称为空间电荷区。 P型半导体一边 的空间电荷是负离子，N型半导体一边的空间电荷是正离子。正负离子在界面附近 产生电场，这电场阻止载流子进一步扩散，达到平衡。PN结的形成6.PN结的单向导电性：在PN结上外加一电压，如果P型一边接正极，N型 一边接负极，电流便从P型一边流向N型一边，空穴和电子都
4、向界面运动，使空 间电荷区变窄，电流可以顺利通过。如果 N型一边接外加电压的正极，P型一边 接负极，则空穴和电子都向远离界面的方向运动，使空间电荷区变宽，电流不能流 过。6.太阳电池发电原理：照到太阳电池上的太阳光线，一部分被太阳电池上表面 反射掉，另一部分被太阳电池吸收，还有少量透过太阳电池。在被太阳电池吸收的 光子中，那些能量大于半导体禁带宽度的光子，可以使得半导体中原子的价电子受 到激发，在P区、空间电荷区和N区都会产生光生电子一空穴对，也称光生载流 子。这样形成的电子一空穴对由于热运动，向各个方向迁移。光生电子 一空穴对在 空间电荷区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推进 N区，
5、光生空穴被推进P区。在空间电荷区边界处总的载流子浓度近似为 0。在N区，光生电子一 空穴对产生后，光生空穴便向 PN结边界扩散，一旦到达PN结边界，便立即受到内建电场的作用，在电场力作用下作漂移运动，越过空间电荷区，进入 P区，而光生电子（多数载流子）则被留在 N区。P区中的光生电子也会向P N 结边界扩散，并在到达PN结边界后，同样由于受内建电场的作用而在电场力 作用下作漂移运动，进入 N区，而光生空穴（多数载离子）则被留在 P区。因 此，在PN结两侧产生了正、负电荷的积累，形成与内建电场相反的光生电 场。这个电场除了一部分抵消内建电场以外，还使 P型层带正电，N层带负电， 因此产 生了光生
6、电动势，这就是光生伏打效应。t太阳电池的工作原理7.太阳电池的分类：单晶硅、多晶硅太硅太阳电池非晶硅、微晶硅阳HIT电池电单晶化合物（砷化傢GaAs）池化合物太阳电池多晶化合物电池（碲化镉 CdTe ）8.硅太阳电池的结构:宏PT电池上 时便会产士 Hi逊硅 Q 二JLi太阳电池上 时便会产生电WE辰射膜电期T 电也桂一X 丁小电枪 严型桂 电池结构组件结构9.光伏组件组成结构及作用:钢化玻璃：保护发电主体（如电池片），透光，选用是有要求的， 1透光率必须咼（一般91%以上）；2.超白钢化处理。EVA :用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（如电池片）电池片：发电EVA :粘结封装发电主体和背板背板
7、：密封、绝缘、防水（般都用 TPT、TPE等材质必须耐老化）铝合金：保护层压件，起一定的密封、支撑作用 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二、光伏组件基本参数太阳电池标准测试条件：测试条件：AM1.5，1000W/叭 25C输出功率误差： % AM1.5指光谱,AM的意思是air-mass （大气质量），就是光线通过大气的实际距离比上大气的垂直厚度。AM1.5就是光线通过大气的实际距
8、离为大气垂直厚度的 1.5倍。1000W/卅是标准测试太阳电池的光线的辐照度。当受到光照的太阳电池接上负载时，光生电流流经负载，并在负载两端产生端 压，这时可以使用一个等效电路来描述太阳电池的工作情况。图中把太阳电池看成 稳定产生光电流I L的电流源（假设光源稳定），与之并联的有一个处于正偏压下 的二极管及一个并联电阻 R sh，显然，二极管的正向电流ID和旁路电流I sh都 是靠I L提供的，剩余的光电流经过一个串联电阻 Rs流入负载R L 0由等效电路可得，当流入负载L R的电流为I，负载端压为V时，sh L s AkT IR V q L sh D L R R R I e I I I I
9、I I s (1 (0+- ? ? -=-=+L IR V =p-n结太阳电池等效电路图当负载LR从0变化到无穷的时候，就可以根据上式画出太阳电池的负载特性曲线(伏安特性曲线)。曲线上的每一点称为工作点，工作点和原点的连线 称为负载线，斜率为1/RL，工作点的横坐标和纵坐标即为相应的工作电压和工作 电流。若改变负载电阻L R到达某一个特定值m R，此时，在曲线上得到一个点 M，对应的工作电流与工作电压之积最大(mmmVI P =)，我们就称这点M 该太阳电池的最大功率点，其中， m I为最佳工作电流，mV为最佳工作电压， R为最佳负载电阻，m P为最大输出功率。主要参数包括：开路电压oc V,
10、短路电流sc I，最佳工作电压m V，最佳工 作电流m I，最大功率m P，填充因子FF ,串联电阻s R，并联电阻sh R和电池 效率n1.开路电压oc V，短路电流sc I的计算测量得到的曲线与V、I两轴的交点即开路电压oc V,短路电流sc I。2.最佳工作电压m V，最佳工作电流m I，最大功率m P的计算一般情况下，直接求mP会有一些麻烦。所以，可以在计算机上按照步长，求得每一点的IV P =，然后直接取其中的最大值就是 m P 了。这时，该点所 对应的电压和电流也就是最佳工作电压 m V，最佳工作电流m I。3.填充因子FF的计算最大功率（m P ）与开路电压短路电流之积（sc o
11、c I V ?）的比值就称为填充 因子（FF ），图中所表示的就是四边形 m m MV OI与四边形oc sc AV OI面积 之比。0 V mVoc I m I scVI太阳电池负载特性曲线FF Pm VI mm Voc I sc Voc I sc填充因子是表征太阳电池性能的优劣的 重要参数之一，它的值越高，表明太 阳电池输出特性越趋于矩形，电池的光电转换效率越高。4.太阳电池效率 的计算在太阳电池受到光照时， 输出电功率和入射光功率之比就称为太阳电池的效 率，也称为光电转换效率。 Pm丨Y FT Isc Voc m m Al Pin At Pin Al Pin FF I sc Voc he
12、 At ( d 0 其中，At为太阳电池总面积(包括栅线图形面积) 。考虑到栅线并不产生 光电，所以可以把At换成有效面积Aa (也称为活性面积)，即扣除了栅线图形面积后 的面积，同时计算得到的转换效率要高一些。 Pin (. 0 he d ，为单位面 积的入射光功率。实际测量时， Pin取标准光强：AM 1.5条件，即在25C下，卩in lOOmW / 。三、光伏组件常用参数 电气参数：最大输出功率Pm(Wp)、功率误差(%)最佳工作电压Vmp (V)、最佳工作电流Imp (A)开 路电压Uoc (V)、短路电流Ise (A)电池片转换效率nC%)最大系统电压(V)、工作温度C) 最大功率温
13、度系数Tk(Pm开路电压温度系数Tk(Voc短 路电流温度系数Tk(Isc机械参数：电缆线规格断层结构产品尺寸产品重量可抗 风压产品寿命四、规格表样例 光伏组件(太阳能电池板)规格表 峰值峰值峰值开路短路 功率 电压 电流 电压 电流 Pm Vmp Imp Voc Isc (watt (V (A (V (A 5 5 10 10 15 20 20 25 30 30 35 40 40 45 50 50 55 60 60 65 70 75 80 80 85 90 90 100 100 17.3 0.29 21.6 0.35 17.3 0.29 21.6 0.35 17.2 0.58 17.2 0.5
14、8 22 22 0.66 0.6尺 寸(mm 249x235x30 216x362x30 359x296x30 294x362x30 528x296x30 341x550x30 548x358x30 434x550x30 622x550x30 413x676x30 622x550x30 624x552x30 530x676x30 811x552x30 811x552x30 764x676x30 830x552x30 1186x552x30 764x676x30 1186x552x30 1186x552x30 1186x552x30 1196x556x30 1016x676x35 1196x55
15、6x30 1068x806x35 1016x676x35 1068x806x35 1466x676x35型号 材料 APM36M5W25x24 APM36P5W22x36 APM36M10W36x30 APM36P10W29x36 APM36M15W53x30 APM36M20W34x55 APM36P20W55x36 APM36M25W43x55 APM36M30W62x55 APM36P30W41x68 APM36M35W62x55 APM36M40W62x55 APM36P40W53x68 APM36M45W81x55 APM36M50W81x55 APM36P50W76x68 APM3
16、6M55W83x55 APM36M60W119x55 APM36P60W76x68 APM36M65W119x55 APM36M70W119x55APM36M75W119x55 APM36M80W120x56 APM36P80W102x68APM36M85W120x56 APM36M90W107x81 APM36P90W102x68APM36M100W107x81 APM36P100W147x68单晶硅多晶硅单晶硅多晶硅单晶硅 单晶硅多晶硅单晶硅单晶硅多晶硅单晶硅单晶硅多晶硅单晶硅单晶硅多晶硅 单晶硅单晶硅多晶硅单晶硅单晶硅单晶硅单晶硅多晶硅单晶硅单晶硅多晶硅 单晶硅 多晶硅 17.4 0.8
17、6 21.5 0.98 17.2 1.17 21.6 1.62 17.2 1.17 21.6 1.62 17.3 1.4521.61.72 17.2 1.75 21.6 1.95 17.2 1.75 21.6 1.95 17.3 2.02 21.5 17.5 17.5 17.2 17.3 17.3 2.3 2.3 2.6 2.9 2.9 21.6 21.6 21.7 21.5 21.5 2.3 2.5 2.5 2.9 3.2 3.2 3.5 4 17.4 3.16 21.7 17.2 17.2 17.5 17.2 3.5 3.5 3.7 4.1 21.7 21.7 4.02 21.6 3.82
18、 21.4 4.8 5.1 5 5 5.3 5.5 5.56.616.8 4.46 21.7 17.2 4.65 21.6 17.2 4.65 21.6 17.6 4.83 17.6 17.6 18 18 5.1 5.1 22 21.7 21.7 5.56 21.6 5.56 21.6 6.64光伏组件（太阳能电池板）规格表 APM36M120W158X81APM72M150W158x81 APM72M155W158x81 APM72M160W158x81APM72M165W158x81 APM72M170W158x81 APM72M175W158x81APM72M180W158x81 APM
19、72M185W158x81单晶硅 单晶硅 单晶硅 单晶硅 单晶硅 单晶硅 单晶硅 单晶硅 单晶硅 120 150 155 160 165 170 175 180 185 17.6 6.85 22.834.44.36 43.2 34 4.56 43.1 7.5 4.9 5 5 1580x808x35 1580x808x35 1580x808x35 1580x808x35 1580x808x35 1580x808x35 1580x808x35 1580x808x35 1580x808x3534.44.65 43.2 35.8 4.62 44.5 5.04 35.8 4.75 44.2 5.05 36.6 37 37.1 4.8 44.9 5.15 4.8645.45.23 5 45.4 5.27 APM: Advaneed Power Manageme,高级电源管理 APM 36M 5W 25x24峰值功率 尺寸：长和宽 单晶（P代表多晶）
