太阳能光伏发电比赛学习材料（完整版）

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1、太阳能光伏发电比赛学习材料（内部资料）首篇：第一部分光伏系统各部件介绍１．１前言独立光伏系统的构成主要包括：光伏组件（阵列）、蓄电池、逆变器、控制器。见下图。下而我们分别加以讨论。太阳电池板控制器逆变器负载蓄电池图光伏系统方框图１．２光伏组件（阵列）一个光伏阵列包含两个或两个以上的光伏组件，具体需要多少个组件及如何连接组件与所需电压（电流）及各个组件的参数有关。光伏组件是由太阳能电池片群密封而成，是阵列的最小可换单元。目前大多数太阳能电池片是单晶或多晶硅电池。这些电池正面用退水玻璃背面用软的东西封装。它就是光伏系统中把辐射能转换成电能的部件。按

2、照太阳电池的用途，目的、规模、太阳能电池的种类等有各种形状的太阳能电池组件，下面就几种典型的例子进行介绍。（一）用于电子产品的组件为驱动计算器手表，收音机、电视、充电器等电子产品，一般需1.5V至数十伏的电压。而单个太阳电池产生的电压小于1V，所以要驱动这些电子产品，必须使多个太阳电池元件串联连接才能达到要求电压。下图示出了民用晶体太阳组件的结构，是把太阳电池元件排列好，串联连接做成组件。可见，为驱动电子装置，需要一定的高压，而该组装方法存在问题是成本高，接线点太多；从可靠性的观点来看接线点太多是不利的。图民用晶体硅太阳电池组件的结构另一种是非

3、晶硅太阳电池。因为非晶硅是靠气体反应形成的，很容易形成薄膜，在一块衬底上便于使多个单元电池串联连接而获得；较高的电压输出。（二）用于电力的组件电力用的太阳电池一般均安装在调用外，所以除太阳电池本身以外，还必须采用能经受雨、风、砂尘和温度变化甚至冰雹袭击等的框架、支撑板和密封树脂等进行完好的保护，现正研究各种电力用的太阳电池组件的结构。如图8.6中（a）所示的是衬片式结构，是在太阳电池的背后放一块衬片作为组件的支撑板，其上用透明树脂将整个太阳电池封住。支撑板采用纤维钢化塑料（FRP）等。图各种结构晶硅太阳电池电力用组件的结构目前最常用的是上图所示

4、的超光面式结构，在太阳电池的受光面放一块透明基板作组件的支撑板，其下用填充材料和背面被覆盖材料将太阳电池密封。上面的透明板用玻璃，最好采用透明度和耐冲击强度均好的钢化白玻璃。填充材料主要采用在紫外光照射时透过率衰减较小的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）和耐湿性良好的乙烯乙酸乙烯（EVA）。反面涂层多采用金属铝同聚氟乙烯（PVF）夹心状结构，使其具有耐湿性和高绝缘性。此外，对可靠性要求特别高的应用，开发了一种新的封装方式，如下图（c），即在两块玻璃板之间用树脂把太阳电池封入。随着非晶硅太阳电池的发展，也在研究采用同晶体硅太阳电池一样的超光面封装方式，如下

5、图所示，把集成型太阳电池衬底玻璃直接用作受光面的保护板，各单元电池的连接也不用导线，所以能使组件的组装工艺变得特别简单。此外，图（b）所示的组件类型也在研究之中。今后如更大面积太阳电池的研制取得进展的话，一般估计图（c）所示的单块衬底型组件是更适合的，这样可以进一步使组件成本降低。图采用非晶硅太阳电池的各种电力用组件的结构下图分别给出一单晶硅太阳电池组件和非晶硅太阳电池组件与温度的关系和与光强的关系。与单个电池的温度系数不同，这是因为组件中包括了接线部分的因素。图太阳电池组件数输出特性与温度关系的实例(单晶硅电池组件的大小：30.2cm*121

6、.7cm非单晶硅电池组件的大小：37.8cm*71.1cm)图太阳电池组件输出特性与光强关系的实例(组件大小同图)非晶硅太阳电池组件与单晶硅太阳组件相比，其输出对温度的关系较小，转换效率随着光强的减小，在直线范围内比单晶硅的小。（三）聚光式组件聚光式太阳电池发电系统是在聚焦的太阳光下工作的，有关这方面的研究工作最近在美国取得了较大的进展。它分为透镜式和反光镜式两种。（1）透镜式聚光所必须的大面积凸透镜采用透镜，它是把分割的凸透镜曲面连接在一起。菲涅耳透镜的形状有圆型和线型之分。如图8.11（a）示出了线型菲涅耳透镜的实例，太阳光聚焦于配置为点状

7、或线状的太阳电池上。图8.11.两种聚光方式太阳电池除了采用单晶硅太阳电池以外，常采用转换效率较高的砷化镓太阳电池。在圆型菲涅耳透镜、聚光比为500~1000倍的点聚焦情况下，单晶硅太阳电池的转换效率达15—17%而砷化镓太阳电池的达到18—20%。（2）反光镜式反光镜式又有两种形式，一种是采用抛物面镜，太阳电池则放在其焦点上，另一种是底面放置太阳电池，侧面配置反光镜，如图8.11（b）所示的槽形抛物面镜的形式较为常用。此外还有其它方式,如图8.12（a）所示为荧光聚光板型太阳电池，是把所吸收的太阳电池光通过荧光板变为荧光，荧光在荧光板内传播，

8、最后被聚集于放置着太阳电池的端部。现在这种荧光聚光板型太阳电池已能做到面积为1m2的效率为1%；面积为1600cm2的，效率为2.5%。另外在该方式中