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太阳能电池组件
阅读:2053时间:2021-02-24 13:58:37

    单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能电池组件(也叫太阳能电池组件)是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池组件的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

特点

    具有光电转换效率高,可靠性高;先进的扩散技术,保证片内各处转换效率的均匀性;确保良好的导电性、可靠的附着力和很好的电极可焊性;高精度的丝网印刷图形和高平整度,使得电池易于自动焊接和激光切割。
    透明电池组件
    1 层压件组件发电的主题
    2 铝合金 保护层压件,起一定的密封、支撑作用
    3 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。
    4 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有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶,我国国内普遍使用硅胶,工艺简单,方便,易操作,而且成本很低。
    层压件结构(按照工艺顺序)
    1 钢化玻璃 其作用为保护发电主体(电池片),透光率的选用是有要求的:1)透光率必须高(一般91%以上);2)超白钢化处理
    2 EVA 用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(如电池片),透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命,暴露在空气中的EVA易老化发黄,从而影响组件的透光率,从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外,组件厂家的层压工艺影响也是非常大的,如EVA胶黏度不达标,EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够,都会引起EVA提早老化,影响组件寿命。
    3 发电主体 主要作用就是发电,发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片,两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低,但消耗及电池片成本很高,光电转换效率也高,在室外阳光下发电比较适宜;薄膜太阳能电池,相对设备成本较高,但消耗和电池成本很低,光电转化效率相对晶体硅电池片低,但弱光效应非常好,在普通灯光下也能发电,如计算器上的太阳能电池。
    4 背板 作用,密封、绝缘、防水(一般都用TPT、TPE等)材质必须耐老化,组件厂家一般都质保25年,钢化玻璃,铝合金一般都没问题,关键就在于背板和硅胶是否能达到要求。

种类

    (1)单晶硅太阳能电池
    单晶硅太阳能电池的光电转换效率为17%左右,高的达到24%,这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率高的,但制作成本很大,以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,大部分厂商一般都是提供25年的质量保证。
    单晶柔性太阳能组件:可弯曲太阳能组件也称柔性组件,所谓柔性,是指该电池板可折弯。折弯角度可达30度。单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能电池组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。
    (2)多晶硅太阳能电池
    多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约15%左右。从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲,单晶硅太阳能电池还略好。
    (3)非晶硅太阳能电池
    非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池,它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同,工艺过程大大简化,硅材料消耗很少,电耗更低,它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低,国际先进水平为10%左右,且不够稳定,随着时间的延长,其转换效率衰减。

基本要求

    1、能够提供足够的机械强度,使太阳能电池组件能经受运输、安装和使用过程中发生的冲击、震动等产生的应力,能够经受住冰雹的单击力;
    2、具有良好的密封性,能够防风、防水、隔绝大气条件下对太阳能电池片的腐蚀;
    3、具有良好的电绝缘性能;
    4、抗紫外线能力强;
    5、工作电压和输出功率按不同的要求设计,可以提供多种接线方式,满足不同的电压、电流和功率输出要求;
    6、因太阳能电池片串、并联组合引起的效率损失小;
    7、太阳能电池片连接可靠;
    8、工作寿命长,要求太阳能电池组件在自然条件下能够使用20年以上;
    9、在满足前述条件下,封装成本尽可能低。
    技术特性及安装要求
    太阳能电池方阵由一个或多个太阳能电池组件构成。如果组件不止一个,组件的电流和电压应基本一致,以减少串、并联组合损失。
    依据当地的太阳能辐射参数和负载特性,确定太阳能电池方阵的总功率;依据所设计系统电压电流要求,确定太阳能电池方阵串并联的组件数量。
    太阳能电池方阵支架用于支撑太阳能电池组件。太阳能电池方阵的结构设计要保证组件与支架的连接牢固可靠,并能很方便地更换太阳能电池组件。太阳能电池方阵及支架必须能够抵抗120 km/h的风力而不被损坏。
    支架可以是倾角可调节的,或是安装在一个固定的角度,以使太阳能电池方阵在设计月份中(即平均日辐射量差的月份)能够获得大的发电量。
    所有方阵的紧固件必须有足够的强度,以便将太阳能电池组件可靠地固定在方阵支架上。太阳能电池方阵可以安装在屋顶上·但方阵支架必须与建筑物的主体结构相连接,而不能连接在屋顶材料上。
    对于地面安装的太阳能电池方阵,太阳能电池组件与地面之间的小间距要在0.3 m以上。立柱的底部必须牢固地连接在基础上,以便能够承受太阳能电池方阵的重量并能承受设计风速。
    对于便携式小功率电源,太阳能电池板应带有支架,使之安放可靠。

功率计算

    太阳能交流发电系统是由太阳电池组件、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成;太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源,就要根据用电器的功率,合理选择各部件。下面以100W输出功率,每天使用6个小时为例,介绍一下计算方法:
    1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗):若逆变器的转换效率为90%,则当输出功率为100W时,则实际需要输出功率应为100W/90%=111W;若按每天使用5小时,则耗电量为111W*5小时=555Wh。
    2.计算太阳能电池组件:按每日有效日照时间为6小时计算,再考虑到充电效率和充电过程中的损耗,太阳能电池组件的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中,太阳能电池组件的实际使用功率。

应用领域

    一、用户太阳能电源
    (1)小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;
    (2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
    二、交通领域
    如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。
    三、通讯/通信领域
    太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
    四、石油、海洋、气象领域
    石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。
    五、家庭灯具电源
    如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。
    六、光伏电站
    10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。
    七、太阳能建筑
    将太阳能发电与建筑材料相结合,使得未来的大型建筑实现电力自给,是未来一大发展方向。
    八、其他领域包括
    (1)与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等;
    (2)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统;
    (3)海水淡化设备供电;(4)卫星、航天器、空间太阳能电站等。

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