第7章光伏电池板与系统1.pptVIP

第六章 光伏电池板与系统 6.1简介 6.2.1电池板的设计-电池板的结构 一块电池板由许多互相连接的电池组成。 由于太阳能电池非常的薄，所以在缺乏保护的情况下很容易受到机械损伤。 电池表面的金属网格以及连接每个电池的金属线都有可能受到水或水蒸气的腐蚀。 一般规定的硅太阳能电池板的使用寿命为20年，可见组件封装的可靠性有多高。 6.2.2电池板的设计-封装的材料 6.2.2电池板的设计-封装的材料 6.2.2电池板的设计-封装的材料 密封层 密封材料应该在高温和强紫外线照射下保持稳定，有良好的光透性和低热阻抗。EVA是最常使用的密封材料。EVA板块被镶嵌在太阳能电池-顶端表层-背层之间。之后把这种三明治结构加热到150°C，EVA熔化后把组件的每一层都粘合在一起。 背表面层 光伏组件的背表面层材料的最关键性质是必须拥有低热阻抗性，同时必须能够阻止水和水蒸气的渗入。有些光伏组件被称为双面组件，被设计成电池的正面和背面都能够接收光的照射。在双面电池组件中的前表面和背表面都应该保持良好的光透性。 6.2.2电池板的设计-封装的材料 框架 电池组件的最后一个结构组成部分是组件的边界或框架。传统的光伏组件通常由铝制成，框架结构应该是平滑无凸起状的，否则会导致水、灰尘或其它异物停留在上面。 6.2.3电池板的设计-封装密度 在光伏组件中，太阳能电池的封装密度指的是被电池覆盖的区域面积与空白区域面积的比。封装密度影响着电池的输出功率以及电池温度。而封装密度的大小则取决于所使用电池的形状。比如，单晶硅电池一般为圆形或半方形，而多晶硅电池则通常为正方形。 6.3.1.互联效应-组件电路的设计 在25°C和AM1.5条件下，单个硅太阳能电池的输出电压只有0.6V。大多数光伏组件由36块电池片组成，输出的开路电压将达到21V。在工作温度下，最大功率点处的工作电压大约为17V或18V。 6.3.1互联效应-组件电路的设计 一块单晶硅电池的电池电流：30~36mA/cm2。单晶硅电池的面积通常为100cm2，则总的输出电流大约为3.5A。 组件的输出电流和电压并不受温度的影响，但却容易受组件的倾斜角度的影响。 光伏组件的IV曲线的形状将和单个电池的形状相同，电路的方程为： 6.3.1互联效应-组件电路的设计 6.3.2互联效应-错配效应 错配损耗是由互相连接的电池或组件没有相同的性能或者工作在不同的条件下造成的。 错配损耗是一个相当严重的问题，因为整个光伏组件的输出是决定于那个表现最差的电池的输出的。 在一块电池片被阴影遮住，由那些“好” 电池所产生的电能将被表现差的电池所抵消，而不是用于驱动电路。产生的局部加热也可能引起对组件无法挽回的损失。 6.3.2互联效应-错配效应 6.3.2互联效应-错配效应 6.3.3互联效应-串联电池的错配 串联错配是人们最常遇到的错配类型。在两种最简单的错配类型中（短路电流的错配和开路电压错配），短路电流的错配比较常见，也是最严重的，它很容易被组件的阴影部分所引起。 6.3.3互联效应-串联电池的错配 6.3.4互联效应-热点加热 “热点加热”现象发生在几个串联电池中出现了一个问题电池时。 巨大的能量消耗在一片小小的区域，局部过热就会发生，或者叫“热点”，它反过来也会导致破坏性影响，例如电池或玻璃破碎、焊线熔化或电池的退化。 6.3.4互联效应-热点加热 6.3.5互联效应-旁路二极管 通过使用旁路二极管可以避免热点加热效应对组件造成的破坏。 二极管与电池并联且方向相反。 在正常工作状态，每个太阳能电池的电压都是正向偏置的，旁路二极管的电压为反向偏置，相当于开路。 如果串联电池中有一个电池因此发生错配而导致电压被反向偏置，则旁路二极管就会立即导通，因此使得来自好电池的电流能流向外部电路而不是变成每个电池前置偏压。穿过问题电池的最大反向电压将等于单个旁路二极管的管压降，由此限制了电流大小并阻止了热点加热。 6.3.5互联效应-旁路二极管 6.3.5互联效应-旁路二极管 6.3.6互联效应-并联电池的错配 通常在大的光伏阵列中组件才以并联形式连接，错配通常发生在组件与组件之间，而不是电池与电池之间。 6.3.7互联效应-光伏阵列中的错配效应 6.3.7互联效应-光伏阵列中的错配效应 6.3.7互联效应-光伏阵列中的错配效应 6.4.1温度效应-光伏组件的温度 温度的增加对电池的主要影响是减小电池的输出电压，从而降低输出功率。 6.4.2温度效应-光伏组件的热生成 6.4.2温度效应-光伏组件的热生成 光伏组件对光的吸收 光伏组件中没有被电池片占据的部分同样也会加热组件。吸收和反射的光的比 例决定于组件背