非晶矽太陽能電池具有優(yōu)異的溫度系數(shù),在設(shè)計太陽能電站時應(yīng)充分利用這項優(yōu)點。我們這里所涉及的溫度表示太陽能電池的結(jié)溫,結(jié)溫指的是太陽能電池PN結(jié)部分的溫度。
太陽能電池包括單晶矽、多晶矽、薄膜等類型,它們都是利用半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)發(fā)電的,其發(fā)電性能不可避免的受到結(jié)溫的影響。而結(jié)溫又與環(huán)境溫度、日照強(qiáng)度和通風(fēng)情況有關(guān),在風(fēng)速適宜的情況下,當(dāng)陽光輻照度每平方米大于400瓦時,結(jié)溫減去環(huán)境溫度正比于光強(qiáng)輻照度,實驗表明即使在冬季度的中午,環(huán)境溫度為10℃的情況下,結(jié)溫也會維持在48℃左右,而所有的太陽能電池元件標(biāo)稱的功率等參數(shù)都是在標(biāo)準(zhǔn)條件下測得的,這個標(biāo)準(zhǔn)條件就是元件溫度25℃,光照為每平方米1000瓦,大氣品質(zhì)為AM1.5(從太陽表面放射出的光線,到達(dá)地球大氣層時,會隨著當(dāng)?shù)氐木暥?、時間與氣象狀況而改變。也就是說,同一地點的直射日光,會隨著四季度不同的空氣量而改變。通過大氣層的空氣量稱為空氣品質(zhì)即AM。太陽光從天頂垂直通過大氣層的空氣量稱為AM1,但在自然條件下,太陽光一般是傾斜通過大氣層的,此時的空氣量稱為AM1.5。)光譜特征,而一般太陽能電池都不是在此條件下工作的。
非晶矽太陽能電池具有優(yōu)異的溫度系數(shù),在設(shè)計太陽能電站時應(yīng)充分利用這項優(yōu)點。我們這里所涉及的溫度表示太陽能電池的結(jié)溫,結(jié)溫指的是太陽能電池PN結(jié)部分的溫度。
太陽能電池包括單晶矽、多晶矽、薄膜等類型,它們都是利用半導(dǎo)體的光伏效應(yīng)發(fā)電的,其發(fā)電性能不可避免的受到結(jié)溫的影響。而結(jié)溫又與環(huán)境溫度、日照強(qiáng)度和通風(fēng)情況有關(guān),在風(fēng)速適宜的情況下,當(dāng)陽光輻照度每平方米大于400瓦時,結(jié)溫減去環(huán)境溫度正比于光強(qiáng)輻照度,實驗表明即使在冬季度的中午,環(huán)境溫度為10℃的情況下,結(jié)溫也會維持在48℃左右,而所有的太陽能電池元件標(biāo)稱的功率等參數(shù)都是在標(biāo)準(zhǔn)條件下測得的,這個標(biāo)準(zhǔn)條件就是元件溫度25℃,光照為每平方米1000瓦,大氣品質(zhì)為AM1.5(從太陽表面放射出的光線,到達(dá)地球大氣層時,會隨著當(dāng)?shù)氐木暥?、時間與氣象狀況而改變。也就是說,同一地點的直射日光,會隨著四季度不同的空氣量而改變。通過大氣層的空氣量稱為空氣品質(zhì)即AM。太陽光從天頂垂直通過大氣層的空氣量稱為AM1,但在自然條件下,太陽光一般是傾斜通過大氣層的,此時的空氣量稱為AM1.5。)光譜特征,而一般太陽能電池都不是在此條件下工作的。
接著我們介紹一下非晶矽薄膜太陽能電池的幾個關(guān)鍵的溫度系數(shù),以普樂新能源元件的參數(shù)為例,溫度每升高1℃,輸出功率下降0.2%,開路電壓下降0.26%,短路電流升高0.09%。其他廠家的非晶矽薄膜太陽能組件的測試結(jié)果與此差別不大。該系數(shù)表明非晶矽更適宜高光照高溫度的使用環(huán)境,與之相比晶矽電池的功率溫度系數(shù)約為-0.45%左右。在陽光的照射下,太陽能電池的結(jié)溫會迅速升高。特別是在陽光較強(qiáng)溫度較高的夏季度,元件的結(jié)溫甚至高達(dá)70℃以上。工作溫度越高,非晶矽電池的優(yōu)勢越明顯,非晶矽電池的年平均發(fā)電量比晶體矽電池多10%左右。
現(xiàn)在我們談?wù)劻硗庖粋€關(guān)鍵的參數(shù),電壓的溫度系數(shù),該參數(shù)及元件的開路電壓(電池片在外部負(fù)載電路斷路時的電壓)、最大系統(tǒng)電壓和功率,并結(jié)合使用環(huán)境,可以決定逆變器幾個基本參數(shù)。
任何太陽能電站都是由若干元件串聯(lián),最后通過匯流并聯(lián)而成。設(shè)計元件串聯(lián),使其開路電壓、工作電壓等參數(shù)處于最佳值并與逆變器匹配。要實現(xiàn)最佳匹配元件串聯(lián)必須滿足三個基本條件:第一,元件串聯(lián)后的最大開路電壓不能超過元件的最大系統(tǒng)電壓(元件的安全電壓,一般而言,大陸地區(qū)和歐洲地區(qū)規(guī)定此值為1000伏,北美地區(qū)為600伏);第二,元件的最大開路電壓不能超過逆變器的最大允許電壓;第三,元件串聯(lián)的工作電壓要在逆變器的工作電壓的跟蹤范圍之內(nèi)。但是需要特別強(qiáng)調(diào)是上述三點內(nèi)容都受溫度和光照的影響。