太阳能光伏组件结构

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1、组件结构典型的太阳电池组件，在遥远地区的户外使用。组件是由一些互相联接的太阳电池组成，典型的是36片串联，这些太阳电池被封装成单一的、长期耐久的、稳定的单元。封装一组相互联接的太阳电池的目的是在使用它们的通常的苛刻环境中保护它们和它们的互联线。例如，太阳电池是是很薄的，更易于受到机械损伤，除非它们得到保护。另外，太阳电池顶部表面的金属栅线和各个独立的太阳电池之间的互联线可以被水和水蒸汽腐蚀。封装的两个关键作用是防止太阳电池的机械损伤和防止水或者水蒸汽对电极的腐蚀。有许多不同形式的PV组件，并且对于不同的太阳电池或者不同的应用要求来讲组件的结构是不同

2、的。例如，无定型硅太阳电池通常被封装成柔性的组件，而用于遥远地区的晶体硅太阳电池则与玻璃形成钢性的封装。晶体硅PV组件的寿命和保质期通常大约是20年，表明封装的PV组件是耐用的。组件材料大多数晶体硅太阳电池组件是由透明的顶表面、胶质密封材料、背面层和外部框架组成。如下图所示，在大多数组件中，顶表面是玻璃，胶质密封材料是EVA(ethylvinylacetate，乙烯基乙酸乙脂)，背面层是Tedlar。典型的晶体硅组件材料前表面材料PV组件的前表面材料对于可以被PV组件中的太阳电池使用的波长必须有很高的透明度。对于硅太阳电池，顶表面材料对于波长在35

3、0nm到1200nm范围的波长必须有很高的透明度。另外，前表面的反射应该很低。虽然理论上在顶表面应用减反射膜可以减少反射，但是实际上这些减反射膜都不足以抵抗大多数PV组件的使用条件。另一个可以减少反射的技术是织构化表面或者使表面粗糙。但是，在这种情况下灰尘和泥垢更可能黏附在顶表面，并且很难被风和雨水驱除。这些组件因此不是“自清洁”的，并且减少反射的优越性很快被顶表面的尘土招致的损失所超过。除了反射和透明的特性之外，顶表面材料应该是不渗透水的，应该是耐冲击的，应该在长期的紫外线照射下是稳定的，并且有很低的热阻系数。水或者水蒸汽进入到PV组件中，将腐蚀

4、金属电极和互联条，并且从而将显著地减少PV组件的寿命。在大多数组件中，顶表面用于提供机械强度和硬度，因此用于支撑太阳电池和联线的顶表面或者背表面必须是机械钢性的。顶表面材料有几种选择，包括丙烯酸聚合物和玻璃。钢化的低铁玻璃是最普通的应用，因为成本低、坚固、稳定、高透明度、防水和气体，并且有良好的自清洁特性。 胶质密封材料胶质密封材料被用于在组件的太阳电池、顶表面和背表面之间提供黏结。在高温和强UV照射下，胶质密封材料应该是稳定的，应该也是光学透明的并且有很低的热阻。EVA(ethylvinylacetate，乙烯基乙酸乙脂)是最通常使用的封装材料。

5、采购的EVA是薄片的形状，插入到顶表面和太阳电池、太阳电池和背表面之间。这个三明治然后被加热到150℃以聚合EVA并且将组件粘联在一起。背表面PV组件背表面的关键特征是它必须具有很低的热阻，并且必须阻止水或者水蒸汽的进入。在大多数组件中，一个很薄的聚合物层，通常是Tedlar，被用于做背表面。有些PV组件，如已知的双面组件，被设计成既可以从太阳电池的正面也可以从太阳电池的背面接收光线。在双面组件中前表面和背表面必须都是透明的。边框最终的组件结构部件是框架。常规的PV组件的框架一般是铝材料制作的。框架结构应该是没有突出部位的，避免水、灰尘或者其它物体

6、的积存。集中典型的硅PV组件封装密度组件中太阳电池的封装密度关系到组件中太阳电池覆盖面积与空白区面积的比。封装密度影响了组件的输出功率和它的温度。封装密度依赖于所使用的太阳电池的形状。例如，单晶太阳电池是圆形或者是准方形的，而多晶太阳电池是方形的。因此，如果准方形的单晶太阳电池组件的封装密度要低于方形的多晶太阳电池的组件。下图解释了圆形和方形太阳电池的封装。圆形和方形太阳电池的封装密度组件中稀疏地封装太阳电池，空白的面积也可以因为“零深度聚光效应”而增加组件的输出。如下图所示，某些照射到组件中空白区的光被反射和散射到太阳电池的表面。组件中的“零深度

7、聚光效应”组件电路的设计晶体硅PV组件是由若干个独立的太阳电池联接组成的，几乎总是串联，为了增加输出功率和电压。PV组件的电压通常被选择适合于12V的蓄电池。在25℃，AM1.5条件下，一个硅太阳电池单体的电压是0.6V。考虑到在温度升高时预期到PV组件电压的减少和蓄电池充电时要求达到15V或者更高的充电电压，大多数组件包含有36片串联的太阳电池。在标准实验条件下，这样的组件的开路电压大约21V，并且在工作温度最大工作点的工作电压大约是16-17V。保留超额的电压，是考虑到由于其它PV系统元件引起的电压衰降、工作点远离最大工作点和光强的减少。常规组

8、件，36片电池串联联接，为了生成满足12V蓄电池充电的电压。 PV组件的电压由组件中太阳电池的数量决定，组件的电流主要地依