光伏电池板的参数及特性_光伏电池板种类及应用

光伏电池板又称太阳能电池板Solarpanel，是由若干个太阳能电池组件按一定方式组装在一块板上的组装件，通常作为光伏方阵的一个单元。

单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能电池组件（也叫太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

A：光伏电池（pVcell）主要功能是将太阳的光能转换成电能，当前是以硅材料为基地的硅太阳能电池，包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物电池。在效率和寿命方面单晶硅和多晶硅优于非晶硅，多晶硅比单晶硅转换效率低，但多晶硅价格便宜。晶体磕太阳电池、薄膜太阳电池、硅异质结（HIT）太阳电池等。光伏组件是由多个太阳能电池组合而成，根据实际的功率需求，电压等级由光伏电池串联实现，电流输出由光伏电池并联实现，光伏阵列是根据电站规模的大小有若干个光伏组件构成。

B：光伏电池特性包括光电特性和光化学特性，光化学特性还在萌芽阶段，暂不学习。太阳能电池工作是基于光电效应原理下，如下图所示：A是N型硅，B是p型硅，当材料接触的时候生成一个内部电势，使得电子只能从B区到A区，当太阳光照射到光伏电池板时，光子带有足够的能量使得电子脱离形成空穴或者说是电子空穴对现，此时内部电势会将光子释放的电子送到A区，空穴送到B区，打破了开始的平衡，A区的电子越来越多，当在pN结外部接上回路，就能够形成电流。实际上只是电子在移动，这个也取决于半导体材料的特性，半导体材料禁带较窄，电子只需要较小的能量即可脱离束缚，留下空穴，这样使得周围的电子区填补空穴，形成电流。（注释：来源于物理学，赫兹发现，爱因斯坦正确解释，某些物质在光照的情况下可以生成电子）

C：光伏电池板的pV和IV特性

光伏电池阵列的组成形式一般有并联串联，如下图所示：还有其他比较复杂的连接方式如Sp结构、TCT结构、CTCT连接方式。影响光伏电池阵列的输出特性主要有光照强度和环境温度两个方面，两个因素进而会影响光伏电池阵列的功率输出，下面才光伏电池板的V-I特性和V-p特性进行分析：

当结温不变时，短路电流随着光照的增强逐渐增加，最大功率点也是逐渐增大，开路电压变化不大；最大功率点对应的输出电压基本稳定，为开路电压的0.8倍左右。当光照强度一定的时候，温度变化对短路电流的影响不是很大，但对开路电压影响较大，开路电压随着温度的升高而变小，最大功率点随着温度的升高而下降，且最大功率点电压随之下降。

1.单晶硅光伏电池

单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。

2.多晶硅光伏电池

多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。

3.非晶硅光伏电池

非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。

4.多元化合物光伏电池

多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：

a）硫化镉太阳能电池

b）砷化镓太阳能电池

c）铜铟硒太阳能电池（新型多元带隙梯度Cu（In，Ga）Se2薄膜太阳能电池