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太陽能電池的結(jié)構(gòu)組成是什么樣的?

時間:2023-10-26 15:41:17來源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語:?太陽能電池板(Solar panel)是通過吸收太陽光,將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置,它是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中重要的組件之一,而陽能電池是決定轉(zhuǎn)化率和使用壽命的重要因素。

  太陽能電池板(Solar panel)是通過吸收太陽光,將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置,它是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中重要的組件之一,而陽能電池是決定轉(zhuǎn)化率和使用壽命的重要因素。今天我們講下太陽能電池板原理以及電池板的特性有哪些?

  一、太陽能電池板的結(jié)構(gòu)組成

  1、鋼化玻璃

  其作用為保護(hù)發(fā)電主體(如電池片),透光其選用是有要求的,一個是透光率必須高(一般91%以上),另一個是超白鋼化處理。

  2、EVA

  用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體(如電池片),透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命,暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃,從而影響組件的透光率,從而影響組件的發(fā)電質(zhì)量除了EVA本身的質(zhì)量外,組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的,如EVA膠連度不達(dá)標(biāo),EVA與鋼化玻璃、背板粘接強(qiáng)度不夠,都會引起EVA提早老化,影響組件壽命。

  3、電池片

  主要作用就是發(fā)電,發(fā)電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片,兩者各有優(yōu)劣。晶體硅太陽能電池片,設(shè)備成本相對較低,但消耗及電池片成本很高,但光電轉(zhuǎn)換效率也高,在室外陽光下發(fā)電比較適宜;薄膜太陽能電池,相對設(shè)備成本較高,但消耗和電池成本 很低,但光電轉(zhuǎn)化效率相對晶體硅電池片一半多點,但弱光效應(yīng)非常好,在普通燈光下也能發(fā)電,如計算器上的太陽能電池。

  4、背板

  背板作用是密封、絕緣、防水(一般都用TPT、TPE等材質(zhì)必須耐老化,大部分組件廠家都質(zhì)保25年,鋼化玻璃,鋁合金一般都沒問題,關(guān)鍵就在與背板和硅膠是否能達(dá)到要求。)

  5、鋁合金

  保護(hù)層壓件,起一定的密封、支撐作用

  6、接線盒

  保護(hù)整個發(fā)電系統(tǒng),起到電流中轉(zhuǎn)站的作用,如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串,防止燒壞整個系統(tǒng)。接線盒中最關(guān)鍵的是二極管的選用,根據(jù)組件內(nèi)電池片的類型不同,對應(yīng)的二極管也不相同。

  7、硅膠

  密封作用,用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處。有些公司使用雙面膠條、泡棉來替代硅膠,國內(nèi)普遍使用硅膠,工藝簡單,方便,易操作,而且成本很低。

  太陽能電池板的核心組成部分是太陽能電池片,一般說來,每個電池板所用電池片的電特性要基本一致,否則將在電性能不好或被遮擋的電池(問題電池)上產(chǎn)生所謂熱斑效應(yīng)。

  為防止熱斑產(chǎn)生應(yīng)該在每一片電池上都并聯(lián)一個旁路二極管,在當(dāng)電池發(fā)生問題或被遮擋時,其它電池產(chǎn)生的大于問題電池的電流將被旁路二極管旁路。

  而事實上,在每一片電池上都并聯(lián)一個二極管是不現(xiàn)實的。一般在太陽能電池組件上是18片(36片或54片電池串聯(lián)的組件)或24片(72片電池串聯(lián)的組件)電池串聯(lián)后并聯(lián)一個二極管。

  可以想象,當(dāng)這18片或24片電池中產(chǎn)生的電流不一致時,也就是有問題電池存在時,通過這串電池的電流將在問題電池上引起熱斑。

  太陽能電池組件的層壓件結(jié)構(gòu)(按照工藝順序):

  1、鋼化玻璃:其作用為保護(hù)發(fā)電主體(電池片),透光其選用是有要求的,透光率必須高(一般91%以上);超白鋼化處理 。

  2、EVA:用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體(電池片),透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到太陽能電池組件的壽命,暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃,從而影響組件的透光率,從而影響組件的發(fā)電質(zhì)量除了EVA本身的質(zhì)量外,組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的,如EVA膠黏度不達(dá)標(biāo),EVA與鋼化玻璃、背板粘接強(qiáng)度不夠,都會引起EVA提早老化,影響組件壽命。

  3、發(fā)電主體:主要作用就是發(fā)電,發(fā)電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片,兩者各有優(yōu)劣晶體硅太陽能電池片,設(shè)備成本相對較低,但消耗及電池片成本很高,但光電轉(zhuǎn)換效率也高,在室外陽光下發(fā)電比較適宜薄膜太陽能電池,相對設(shè)備成本較高,但消耗和電池成本很低,但光電轉(zhuǎn)化效率相對晶體硅電池片一半多點,但弱光效應(yīng)非常好,在普通燈光下也能發(fā)電。

  4、背板 作用,密封、絕緣、防水(一般都用TPT、TPE等)材質(zhì)必須耐老化,現(xiàn)在組件廠家都質(zhì)保25年,鋼化玻璃,鋁合金一般都沒問題,關(guān)鍵就在與背板和硅膠是否能達(dá)到要求。

  能夠提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度,使太陽能電池組件能經(jīng)受運(yùn)輸、安裝和使用過程中發(fā)生的沖擊、震動等產(chǎn)生的應(yīng)力,能夠經(jīng)受住冰雹的單擊力;具有良好的密封性,能夠防風(fēng)、防水、隔絕大氣條件下對太陽能電池片的腐蝕;具有良好的電絕緣性能;抗紫外線能力強(qiáng);、工作電壓和輸出功率按不同的要求設(shè)計,可以提供多種接線方式,滿足不同的電壓、電流和功率輸出要求;

  5、因太陽能電池片串、并聯(lián)組合引起的效率損失小;

  6、太陽能電池片連接*;

  7、工作壽命長,要求太陽能電池組件在自然條件下能夠使用20年以上;

  8、在滿足前述條件下,封裝成本盡可能低。

  太陽能電池是一對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種,如:單晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化鎵,硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同,以晶體為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅,形成P-N結(jié)。

  當(dāng)光線照射太陽能電池表面時,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發(fā)生了越遷,成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差,當(dāng)外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的實質(zhì)是:光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程太陽電池能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是結(jié)的光生伏特效應(yīng)。

  當(dāng)光照射到pn結(jié)上時,產(chǎn)生電子一空穴對,在半導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)附近生成的載流子沒有被復(fù)合而到達(dá)空間電荷區(qū),受內(nèi)建電場的吸引,電子流入n區(qū),空穴流入p區(qū),結(jié)果使n區(qū)儲存了過剩的電子,p區(qū)有過剩的空穴。它們在pn結(jié)附近形成與勢壘方向相反的光生電場。

  光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外,還使p區(qū)帶正電,N區(qū)帶負(fù)電,在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生電動勢,這就是光生伏特效應(yīng)。

  此時,如果將外電路短路,則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過,這個電流稱作短路電流,另一方面,若將PN結(jié)兩端開路,則由于電子和空穴分別流入N區(qū)和P區(qū),使N區(qū)的費(fèi)米能級比P區(qū)的費(fèi)米能級高,在這兩個費(fèi)米能級之間就產(chǎn)生了電位差。可以測得這個值,并稱為開路電壓。由于此時結(jié)處于正向偏置,因此,上述短路光電流和二極管的正向電流相等,并由此可以決定電位差的值。

  太陽能電池的基本特性

  太陽能電池的基本特性有太陽能電池的極性、太陽電池的性能參數(shù)、太陽能電環(huán)保電池的伏安特性三個基本特性。具體解釋如下:

  1、太陽能電池的極性

  硅太陽能電池的一般制成P+/N型結(jié)構(gòu)或N+/P型結(jié)構(gòu),P+和N+,表示太陽能電池正面光照層半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型;N和P,表示太陽能電池背面襯底半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型。太陽能電池的電性能與制造電池所用半導(dǎo)體材料的特性有關(guān)。

  2、太陽電池的性能參數(shù)

  太陽電池的性能參數(shù)由開路電壓、短路電流、最大輸出功率、填充因子、轉(zhuǎn)換效率等組成。這些參數(shù)是衡量太陽能電池性能好壞的標(biāo)志。

  3 太陽能電池的伏安特性

  P-N結(jié)太陽能電池包含一個形成于表面的淺P-N結(jié)、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當(dāng)電池暴露于太陽光譜時,能量小于禁帶寬度Eg的光子對電池輸出并無貢獻(xiàn)。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻(xiàn)能量Eg,小于Eg的能量則會以熱的形式消耗掉。因此,在太陽能電池的設(shè)計和制造過程中,必須考慮這部分熱量對電池穩(wěn)定性、壽命等的影響。

  太陽能電池的主要成分是什么

  太陽能電池是硅單質(zhì),單質(zhì)通?嫉倪有芯片 硅酸鹽則是陶瓷玻璃水泥 二氧化硅考的通常是光導(dǎo)纖維和水晶 。


標(biāo)簽: 太陽能

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