《光伏电池板与系统》PPT课件

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1、2021/10/6UNSW新南威尔士大学1第六章：光伏电池板与系统&6.2电池板设计&6.3互联效应&6.4温度效应&6.5其它问题&6.6电池板的寿命&6.1简介2021/10/6UNSW新南威尔士大学2&6.1简介一块太阳能电池板是由许多单个太阳能电池连接而成的，这样能增加功率输出。电池被封装起来以阻止来自周围环境的破坏和防止人们触电。然而，电池板设计的几个方面可能会减少功率输出或者降低使用寿命。接下来的几节将讨论电池是怎样被封装到板块里去的，以及讨论由于电池相互连接和封装而引起的问题。电池互联系统或阵列系统最主要的影响是：不匹配的电池之间的互联引起的损耗电池板的温度电池板的故障模式

2、2021/10/6UNSW新南威尔士大学3&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（通常为36块串联着的电池）组成。把互相连接的电池封装起来的主要原因是为了保护它们和它们连接线不受其周围环境的破坏。例如，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。此外，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。而通过封装便能阻止这些破坏。比如，非晶硅太阳能电池通常被封装在柔软的版块内，而在偏远地区使用的晶体硅太阳能电池则通常保护在刚硬的玻璃封装内，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。典型的晶

3、体硅电池板，为偏远地区供电。2021/10/6UNSW新南威尔士大学4&6.2.2电池板的设计封装的材料大多数晶体硅电池板都是由一块透明表层、一块密封板、背板和围绕外围的框架。通常，透明表层是一层玻璃，密封层材料是EVA（乙基醋酸乙烯），而背板则是一种Tedlar材料。如下图所示。低铁玻璃前表面材料光伏组件的前端表面必须对那些能够被电池吸收的光线保持高透明度。对于硅太阳能电池，其前端表面必须能透过波长范围为350nm到1200nm的光。此外，前端表面对光的反射率必须很低。尽管理论上这些反射可以通过在表面铺上减反射膜来降低，但是实际上，对于大多数光伏组件所处的环境来说，这些膜显然还不够耐用

4、。取而代之的，是使表面粗糙化或进行制绒。然而，这样会使得尘埃和污染物停留在表面的可能性增大，也没那么容易被风和雨水冲走。这些组件也因2021/10/6UNSW新南威尔士大学5&6.2.2电池板的设计封装的材料此失去了“自我清洁”的功能，减小反射的优势也迅速被表面不断增加的污染物所引起的损失给抵消了。除了减反射特性和透明特性，顶端表面材料还应该不能透水，应该有好的耐冲击性，应该能在长时间的紫外线照射下保持稳定，应该有低的热阻抗性。水或水蒸气在渗入金属电极和连接线后会大大降低光伏组件的寿命。大多数的组件的前端表面是用来增加机械强度和刚度的。对于材料的的种类，可以有几种选择，包括丙烯酸、聚合物

5、和玻璃。其中含铁量低的玻璃是使用最广泛的，因为它成本低、强度好、稳定、高度透明、不透水不透气同时还有自我清洁功能。密封层密封材料是用来粘附组件中的太阳能电池、前表面和背面的。密封材料应该在高温和强紫外线照射下保持稳定。当然，材料还应该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2021/10/6UNSW新南威尔士大学6&6.2.2电池板的设计封装的材料止水和水蒸气的渗入。对于

6、大多数组件，薄的聚合物层特别是Tedlar，是背表面层的首选材料。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。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。几种类型的硅光伏组件。2021/10/6UNSW新南威尔士大学7&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

7、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。因此，如果单晶硅电池不是切割成方形的话，单晶硅组件的封装密度将比多晶硅的低。有关封装强度的几种选择，包括圆的和方的，在下图有介绍。圆形电池和方形电池的封装密度。当组件中电池排列较稀疏时，露出的空白背面同样能够少量增加电池的输出，因为“零深度聚光”效应的影响，如下图所示。一些射入到电池与电池之间的空白区域和射到电极上的光，被散射后又传到电池表面。玻