光伏电池及其特性
光伏电池( PV cell )主要功能是将太阳的光能转换成电能,当前是以硅材料为基地的硅太阳能电池,包括单晶硅、多晶硅、非晶硅 、多元化合物电池 。在效率和 寿命 方面单晶硅和多晶硅优于非晶硅,多晶硅比单晶硅转换效率低,但多晶硅价格便宜 。太阳能电池是光伏照明系统的输入电源,为整个系统提供照明和控制所需电能。 晶体磕太阳电池、薄膜太阳电池、硅异质结 (HIT) 太阳电池 等 。光伏组件是由多个太阳能电池组合而成,根据实际的功率需求,电压等级由光伏电池 串联 实现, 电流输出由光伏电池并联实现,光伏阵列是根据电站规模的大小有若干个光伏组件构成。
B :光伏电池特性包括光电特性和光化学特性,光化学特性还在萌芽阶段,暂不学习。⑨ 髙压测试: 就是指在组件外框和电级引线间释放一定的工作电压,测试组件的耐冲击和绝缘层抗压强度,以确保组件在极端的当然标准 ( 遭雷击等 ) 下不被毁坏。 太阳能电池工作是基于光电效应原理下, 如下图所示: A 是 N 型硅, B 是 P 型硅,当材料接触的时候生成一个内部电势,使得电子只能从 B 区到 A 区,当太阳光照射到光伏电池板时,光子带有足够的能量使得电子脱离形成空穴或者说是电子 — 空穴对现, 此时内部电势会将光子释放的电子送到 A 区,空穴送到 B 区,打破了开始的平衡, A 区的电子越来越多,当在 PN 结外部接上回路,就能够形成电流。 实际上只是电子在移动,这个也取决于半导体材料的特性,半导体材料禁带较窄,电子只需要较小的能量即可脱离束缚,留下空穴,这样使得周围的电子区填补空穴,形成电流。 (注释:来源于物理学,赫兹发现,爱因斯坦正确解释,某些物质在光照的情况下可以生成电子)
太阳能电池的 I-V 特性
基本上,太阳能电池包括一个 p-n 接点,光能(光子)在此使得电子和空穴重新组合,从而产生电流。由于 p-n 接点的特性类似于二极管,因此我们通常将图
电流源 IPH 生成的电流与太阳能电池接收的光照量成正比。在不接负载时,几乎所有生成的电流都流经二极管 D ,其正向电压决定着太阳能电池的开路电压 (VOC) 。计算太阳能电池板: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,太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。 VOC 因不同类型太阳能电池的具体特性而有所差异。但对大多数硅电池来说, VOC 值都在 0.5V ~ 0.6V 之间,这也是 p-n 接点二极管的正常正向电压范围。
并行电阻 (RP) 表示实际电池发生的较小漏电流,而 Rs 则表示连接损耗。随着负载电流的增加,太阳能电池生成的电流会有更多一部分偏离二极管而进入负载。对大多数负载电流值来说,这对输出电压仅产生很小的影响。
太阳能电池的输出随着二极管的 I-V 特性不同而略有变化,且串联电阻 (RS) 也会造成较小的压降,但输出电压基本保持为常量。不过,在某一时刻,通过内部二极管的电流会非常小,导致偏置不足,这样二极管上的电压会随负载电流的上升而快速下降。由于p-n接点的特性类似于二极管,因此我们通常将图电流源IPH生成的电流与太阳能电池接收的光照量成正比。后,当所有生成的电流都流经负载而不通过二极管时,输出电压为零。这种电流称作太阳能电池的短路电流 (ISC) ,它与 VOC 都是决定电池工作性能的主要参数,因此,我们将太阳能电池视为 “ 电流有限的 ” 电源。当输出电流增加时,输出电压会下降,后降为零,这时负载电流为短路电流。
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。B:光伏电池特性包括光电特性和光化学特性,光化学特性还在萌芽阶段,暂不学习。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低,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。
多元化合物太阳电池
多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多,大多数尚未工业化生产,主要有以下几种: a) 太阳能电池 b) 太阳能电池 c) 铜铟硒太阳能电池是一种性能优良太阳光吸收材料,具有梯度能带间隙(导带与价带之间的能级差)多元的半导体材料,可以扩大太阳能吸收光谱范围,进而提高光电转化效率。太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素: Q1、太阳能发电系统在哪里使用。以它为基础可以设计出光电转换效率比硅薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池。可以达到的光电转化率为 18% ,而且,此类薄膜太阳能电池到目前为止,未发现有光辐射引致性能效应( SWE ),其光电转化效率比商用的薄膜太阳能电池板提高约 50~75% ,在薄膜太阳能电池中属于世界的水平的光电转化效率。
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