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 。 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。 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)
优化电池充电器设计,以从太阳能电池板获得大电力
DPPM 能够监控系统总线电压 (VOUT) 随电流限制电源的下降。系统总线连接的电容 (Co) 开始放电,一旦系统和电池充电器所需电流大于太阳能电池板提供的电流,就会使系统总线电压下降。一旦系统总线电压降到预设的 DPPM 阈值,电池充电控制系统将在 DPPM 阈值位置调节系统总线电压。我们可通过降低电池充电电流来实现上述目的,从而获得太阳能电池板的电力。 DPPM 控制电路设法达到稳定状态条件,使系统获得所需的电力,并用剩余电力给电池充电,这样,我们就能化太阳能电池板的电力,并提高系统的可靠性。
太阳能电池板提供的输出电压 (VOC) 通常在 5.5V ~ 6.0V 之间。由于该电压低于预定义的 6V 输出调节电压,因此 MOSFET Q1 完全打开。如果系统和电池充电器所需的总电流超过太阳能电池根据光照量决定的输出电流,那么太阳能电池板的输出电压将降低,从而减小输出电压 (VOUT) 。当 VOUT 降至 VDPPM 时(也是太阳能电池板的输出电压),充电电流降低。如 VDPPM 设置靠近 MPP 的话,那么太阳能电池板这时将工作在靠近 MPP 的位置。我们通过对 RDPPM 进行适当编程,使其达到一定的值,确保 VOUT 保持为 4.5V ,从而实现上述目的。我们之所以使用 VDPPM 的值,是因为它合理地对应于太阳能电池板的 MPP 。
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,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。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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