太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的晶硅太陽(yáng)能電池為主流,而以光化學(xué)效應(yīng)工作的薄膜太陽(yáng)能電池實(shí)施太陽(yáng)能電池則還處于萌芽階段。
分類
太陽(yáng)能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為結(jié)晶系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜式(以下表示為a-)兩大類,而前者又分為單結(jié)晶形和多結(jié)晶形。
按材料可分為硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機(jī)膜形,而化合物半導(dǎo)體薄膜形又分為非結(jié)晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化鋅 (Zn 3 p 2 )等。
太陽(yáng)能電池根據(jù)所用材料的不同,太陽(yáng)能電池還可分為:硅太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池、納米晶太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池、塑料太陽(yáng)能電池,其中硅太陽(yáng)能電池是發(fā)展最成熟的,在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。
基本特性
太陽(yáng)能電池的基本特性有太陽(yáng)能電池的極性、太陽(yáng)電池的性能參數(shù)、太陽(yáng)能電環(huán)保電池的伏安特性三個(gè)基本特性。具體解釋如下
1、太陽(yáng)能電池的極性
硅太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)能電池背面襯底半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型。太陽(yáng)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(yáng)電池的性能參數(shù)
太陽(yáng)電池的性能參數(shù)由開(kāi)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(yáng)能電池性能好壞的標(biāo)志。
3 太陽(yáng)能電池的伏安特性
P-N結(jié)太陽(yáng)能電池包含一個(gè)形成于表面的淺P-N結(jié)、一個(gè)條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個(gè)涵蓋整個(gè)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(yáng)光譜時(shí),能量小于禁帶寬度Eg的光子對(duì)電池輸出并無(wú)貢獻(xiàn)。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會(huì)對(duì)電池輸出貢獻(xiàn)能量Eg,小于Eg的能量則會(huì)以熱的形式消耗掉。因此,在太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中,必須考慮這部分熱量對(duì)電池穩(wěn)定性、壽命等的影響。
性能參數(shù)
1、開(kāi)路電壓
開(kāi)路電壓UOC:即將太陽(yáng)能電池置于AM1.5光譜條件、100 mW/cm2的光源強(qiáng)度照射下,在兩端開(kāi)路時(shí),太陽(yáng)能電池的輸出電壓值。
2、短路電流
短路電流ISC:就是將太陽(yáng)能電池置于AM1.5光譜條件、100 mW/cm2的光源強(qiáng)度照射下,在輸出端短路時(shí),流過(guò)太陽(yáng)能電池兩端的電流值。
3、最大輸出功率
太陽(yáng)能電池的工作電壓和電流是隨負(fù)載電阻而變化的,將不同阻值所對(duì)應(yīng)的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負(fù)載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積最大,即可獲得最大輸出功率,用符號(hào)Pm表示。此時(shí)的工作電壓和工作電流稱為最佳工作電壓和最佳工作電流,分別用符號(hào)Um和Im表示。
4、填充因子
太陽(yáng)能電池的另一個(gè)重要參數(shù)是填充因子FF(fill factor),它是最大輸出功率與開(kāi)路電壓和短路電流乘積之比。
FF: 是衡量太陽(yáng)能電池輸出特性的重要指標(biāo), 是代表太陽(yáng)能電池在帶最佳負(fù)載時(shí), 能輸出的最大功率的特性,其值越大表示太陽(yáng)能電池的輸出功率越大。FF 的值始終小于1。串、并聯(lián)電阻對(duì)填充因子有較大影響。串聯(lián)電阻越大,短路電流下降越多,填充因子也隨之減少的越多;并聯(lián)電阻越小,其分電流就越大,導(dǎo)致開(kāi)路電壓就下降的越多,填充因子隨之也下降的越多。
5、轉(zhuǎn)換效率
太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率指在外部回路上連接最佳負(fù)載電阻時(shí)的最大能量轉(zhuǎn)換效率,等于太陽(yáng)能電池的輸出功率與入射到太陽(yáng)能電池表面的能量之比。太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是衡量電池質(zhì)量和技術(shù)水平的重要參數(shù),它與電池的結(jié)構(gòu)、結(jié)特性、材料性質(zhì)、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環(huán)境變化等有關(guān)。
功率計(jì)算
太陽(yáng)能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽(yáng)能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。為了使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)能為負(fù)載提供足夠的電源,就要根據(jù)用電器的功率,合理選擇各部件。下面以100W輸出功率,每天使用6個(gè)小時(shí)為例,介紹一下計(jì)算方法:
1.首先應(yīng)計(jì)算出每天消耗的瓦時(shí)數(shù)(包括逆變器的損耗):
若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為90%,則當(dāng)輸出功率為100W時(shí),則實(shí)際需要輸出功率應(yīng)為100W/90%≈111W;若按每天使用5小時(shí),則耗電量為111W×5h=555Wh。
計(jì)算太陽(yáng)能電池板:
按每日有效日照時(shí)間為6小時(shí)計(jì)算,再考慮到充電效率和充電過(guò)程中的損耗,太陽(yáng)能電池板的輸出功率應(yīng)為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過(guò)程中,太陽(yáng)能電池板的實(shí)際使用功率。
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產(chǎn)品標(biāo)簽:太陽(yáng)能電池·光電池|
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