太阳电池及其应用技术讲座 四 太阳电池组件.doc

太阳电池及其应用技术讲座_四_太阳电池组件上一讲叙述的太阳电池,是将光能转换成电能的最小单元,称之为单体太阳电池。单体太阳电池一般不直接作为电源使用,主要有以下的原因:①单体电池是由单晶硅和多晶硅材料制成,薄而脆,不能经受较大的撞击;②太阳电池必须与大气隔绝使用,因为大气中的水分和腐蚀性气体会缓慢地腐蚀电极(尤其是上电极和硅扩散层表面的接触面),逐渐使电极脱落;③￣,远不能满足一般用电设备的电压要求。为满足太阳电池的实际使用要求,须将若干单体电池按电性能分类进行串并联,经过封装后组合成可以独立作为电源使用的最小单元,这个独立的最小单元称为太阳电池组件。1对太阳电池组件的要求地面应用的太阳电池组件的技术要求如下:①有一定的标称工作电压和输出功率;②组件的寿命长,而且所用材料、零部件及其结构的使用寿命一致,不会因部分损坏而造成整个组件失效;③有良好的电绝缘性;④有足够的机械强度,能经受运输、安装和使用过程中的振动、冲击和其它应力;⑤组合引起的效率损失小;⑥成本较低。目前应用最为广泛的光伏组件是晶体硅太阳电池组件,绝大部分太阳电池发电系统都选用这类组件。2太阳电池组件的连接制作太阳电池组件时,要挑选电性能参数一致的单体太阳电池进行组合和封装,以保证太阳电池的组合损失最小。制作太阳电池组件要根据标称的工作电压确定单体太阳电池的串联数,根据标称的输出功率来确定太阳电池的并联数(图1)。为节约封装材料,要尽量合理地排列太・110・太阳电池及其应用技术讲座(四)太阳电池组件谢建,马勇刚,廖华,苏庆益,李景天,杨丽娟(云南师范大学太阳能研究所,云南昆明650092)中图分类号:TK511;TM615文献标志码:B文章编号:1617-5292(2007)04-0110-04收稿日期:2007-01-15。作者简介:谢建(1955-),男,云南剑川人,教授,硕士研究生导师,从事可再生能源技术研究和教学工作。E-mail:******@1太阳电池连接方式示意图(a)串联方式(b)并联方式(c)串、,使其总面积尽量的小。常见太阳电池组件输出峰值功率有8,10,20,36,40,50,75,160W等。大功率的太阳电池发电系统须将多个组件连接成方阵。太阳电池单体、组件和方阵见图2所示。3太阳电池组件的封装空间应用的太阳电池在真空状态下使用,温差变化大,有电子和质子等高能粒子的辐照,紫外辐照也比地面强烈得多,太阳光谱和光强较稳定。地面应用的太阳电池工作在大气中,湿度大,易受腐蚀,很可能受到风沙、冰雹等自然灾害的损伤,太阳光谱成分和辐照强变化大。由于使用环境和条件的差别,在空间应用的太阳能电池和在地面应用的太阳电池的封装有很大差异。这里仅介绍在地面应用的太阳电池组件的封装。太阳电池组件中,单体太阳电池之间的连接是用金属导电带串联或并联焊接的。目前常用的晶体硅太阳电池封装工艺如下。依次将钢化白玻璃—EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)—太阳电池片—虹吸玻璃—EVA—PVF(聚***乙烯)复合膜叠起,放入层压封装机内进行封装。晶体硅太阳电池所有的封装材料必须具有良好的耐候性,要求能在户外阳光下使用20a以上。钢化白玻璃是低铁玻璃,透光度一般为90%。EVA膜中添加有抗紫外剂及交联剂,太阳电池层压封装时,经过150℃左右的热处理,交联剂使EVA膜交联固化而形成具有一定弹性的保护层。为防止EVA膜内产生气泡,要在真空条件下进行热处理。太阳电池背面所用的PVF复合膜,一般是白色的,以利于电池片空隙处的光反射到前表面,有部分光会再反射回太阳电池,使太阳电池更好地吸收光照。PVF膜具有非常好的耐候性能。复合膜采用的中间层是聚酯膜,两边是PVF膜的结构,膜厚大约为1mm。最后在组件边上加密封条及经阳极氧化的铝合金外框,就形成了太阳电池组件(图3)。作为与建筑物一体化的太阳电池组件,新的封装方法是将太阳电池封在两层钢化玻璃之间,以增加强度和透光性。4太阳电池组件的电性能测试和环境试验太阳电池组件的电性能测试和环境试验方法和要求,参见国家标准《地面用晶体硅光伏组件———设计鉴定和定型》,该标准等同国际标准IEC1215。(1)太阳电池组件的电性能测试太阳电池组件的电性能测试项目包括开路电压、短路电流、伏安特性曲线、填充因数和最大输出功率等。地面用太阳电池组件的标准测试条件:;太阳辐照度1000W/m2;温度25℃。组件的测试是在专用的测试仪上进行的。单晶硅太阳电池组件电性能随温度和入射光强度的变化如图4、图5所示。谢建,等太阳电池组件・111・图2太阳电池的单体、.015