太阳能板原理、构成及各部分功能

发布日期：2023-12-06 00:00 来源：//www.zizhumaifang.com 点击：

由于太阳能是一种清洁的能源，它的应用正在世界范围内快速地增长，利用太阳光发电就是一种使用太阳能的方式，太阳能电池板应运而生，太阳能板是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流，在物理学上称为太阳能光伏，以光电效应工作的薄膜式太阳能板为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能板则还处于萌芽阶段。对于太阳能板也许大家并不是太了解，下面小编就来为大家介绍一下太阳能板原理、构成及各部分功能、分类、功率计算、应用领域、组装工艺、选择技巧。

太阳能板原理

太阳能板是由一个或多个太阳能板片组成成为太阳能板。太阳能板是具有把光转换成电特性的一种半导体器件，它可以把照射在其表面的太阳能辐射能转换成直流电，太阳能板板是光伏发电系统/产品中的最基本的组件，也是太阳能光伏发电系统中的核心部分。它的最大作用是将太阳能转化为电能贮存到蓄电池中。

太阳能板构成及各部分功能

1、钢化玻璃:其作用为保护发电主体(如电池片)，透光其选用是有要求的:透光率必须高(一般91%以上)；超白钢化处理。

2、EVA:用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(电池片)，透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。

3、电池片:主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片，设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜。薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电池。

4、背板:作用，密封、绝缘、防水。一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化，大多数组件厂家都质保25年，钢化玻璃，铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。

5、铝合金:保护层压件，起一定的密封、支撑作用。

6、接线盒:保护整个发电系统，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。

7、硅胶:密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，国内普遍使用硅胶，工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。

太阳能板的分类

1、单晶硅太阳能板

单晶硅太阳能板的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是所有种类的太阳能板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、多晶硅太阳能板

多晶硅太阳能板的制作工艺与单晶硅太阳能板差不多，但是多晶硅太阳能板的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能板)。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能板要便宜一些，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，多晶硅太阳能板的使用寿命也要比单晶硅太阳能板短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能板还略好。

3、非晶硅太阳能板

非晶硅太阳电板是1976年出现的新型薄膜式太阳能板，它与单晶硅和多晶硅太阳能板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。但非晶硅太阳能板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、多元化合物太阳能板

多元化合物太阳能板指不是用单一元素半导体材料制成的太阳能板。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:

①硫化镉太阳能板；

②砷化镓太阳能板；

③铜铟硒太阳能板。

太阳能板的功率计算

太阳能交流发电系统是由太阳能电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。下面以100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法:

1、首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗):若逆变器的转换效率为90%，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90%=111W；若按每天使用5小时，则耗电量为111W*5小时=555Wh。

2、计算太阳能电池板:按每日有效日照时间为6小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。

太阳能板的应用领域

一、用户太阳能电源

1、小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；

2、3-5KW家庭屋顶并网发电系统；

3、光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

二、交通领域

如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

三、通讯/通信领域

太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

四、石油、海洋、气象领域

石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

五、家庭灯具电源

如太阳能庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

六、光伏电站

10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。

七、太阳能建筑

将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。

八、其他领域包括

①与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；

②太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；

③海水淡化设备供电；

④卫星、航天器、空间太阳能电站等。

太阳能板组装工艺

1、电池测试：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效地将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数(电流和电压)的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的太阳能电池组件。如果把一片或者几片低功率的电池片装在太阳电池单体中，将会使整个组件的输出功率降低。因此，为了最大限度地降低电池串并联的损失，必须将性能相近的单体电池组合成组件。

2、焊接：一般将6～12个太阳能电池串联起来形成太阳能电池串。传统上，一般采用银扁线构成电池的接头，然后利用点焊或焊接(用红外灯，利用红外线的热效应)等方法连接起来。现在一般使用60％的Sn、38％的Pb、2％的Ag电镀后的铜扁丝(厚度约为100～200μm)。接头需要经过火烧、红外、热风、激光处理。由于铅有毒，因此现在越来越多地采用96.5％的铜和3.5％的银合金。但是利用这种合金焊接时。要求焊接温度不能过高，焊接的时间也不能过长，否则会导致焊缝晶体的长大，强度降低或电池碎裂。焊接接头之间应有良好的配合和适当的间隙，接头要光滑平整、牢固。要求串联的电池片间距均匀、颜色一致。

3、背面串接：是将36片电池串接在一起形成一个组件串。目前一般采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个模具板，上面有36个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极(负极)焊接到“后面电池”的背面电极(正极)上，这样依次将36片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。

4、层压敷设：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂，以增加玻璃和EVA的黏结强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础。敷设层次：由下向上：玻璃、EVA、电池、EVA、玻璃纤维、背板。

5、组件层压：将敷设好的电池放人层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压的温度、时间根据EVA的性质决定。使用快速固化EVA时，层压循环时间约为25min。固化温度为150℃。要求层压好的组件内单片电池无碎裂、无裂纹、无明显移位，在组件的边缘和任何一部分电路之间的EVA均无气泡或脱层通道，EVA交联度良好。

6、修边：层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。

7、装框：将层压好的电池组件进行装框，类似于给玻璃装一个镜框，增加组件的强度，进一步地密封太阳能电池组件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。框架是用不锈钢或塑料制成的。模块是由框架以及一个接线盒组成。每生产1m2的模块，铝合金框架能耗将增加215kW•h。为了减少成本，现在无框架光伏发电模块越来越普遍。一般使用夹紧螺栓将模块固定到支撑结构上，有时也会用黏胶固定。无框架模块的使用很大程度上降低了能量需求和二氧化碳排放量。

8、焊接接线盒：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。

9、高压测试：是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件(雷击等)下不被损坏。

10、组件测试：测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。国际IEC标准测试条件为AMl.5、100MW／m2、25℃。

太阳能板选择技巧

随着各类太阳能产品的广泛运用，太阳能板在我们生活中的运用也越来越广泛，但面对着市场上的各类太阳能板，我们该如何选择呢?现在我们就来学习太阳能板的选择技巧吧：

1、太阳能板蓄电池容量的选择

由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作，太阳能灯具也不例外，必须配置蓄电池才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池，它们的容量选择直接影响系统的可靠性以及系统价格。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能够满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能板组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池容量过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。

2、太阳能板封装形式的选择

目前太阳能板的封装形式主要有2种，层压和滴胶，层压工艺可以保证太阳能板工作寿命25年以上，滴胶虽然当时美观，但是太阳能板工作寿命仅仅1~2年。因此，1W以下的小功率太阳能草坪灯，在没有过高寿命要求的情况下，可以使用滴胶封装形式，对于使用年限有规定的太阳能灯，建议使用层压的封装形式。另外，有一种硅凝胶用于滴胶封装太阳能板，据说工作寿命可以达到10年。

3、太阳能板功率的选择

我们所说的太阳能板输出功率Wp是标准太阳光照条件下，即：欧洲委员会定义的101标准，辐射强度1000W/m2，大气质量AM1.5，电池温度25℃条件下，太阳能板的输出功率。这个条件大约和平时晴天中午前后的太阳光照条件差不多，(在长江下游地区只能接近这个数值)这并不象有些人想象的那样，只要有阳光就会有额定输出功率，甚至认为太阳能板在夜晚日光灯下也可以正常使用。这就是说，太阳能板的输出功率是随机的，在不同的时间，不同的地点，同样一块太阳能板的输出功率是不同的。太阳能灯资料，在美观和节能两者之间，大多数都选择节能。在长江下游太阳能板的最理想倾斜角度是40度左右，方向为正南方。

以上是小编为大家介绍的太阳能板原理、构成及各部分功能、分类、功率计算、应用领域、组装工艺、选择技巧。封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的太阳能电池板，电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度，产品的高质量和高寿命是赢得客户满意的关键，所以太阳能板的封装质量非常重要。