光伏電池板特性

A：光伏電池（pVcell）主要功能是將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能，當(dāng)前是以硅材料為基地的硅太陽能電池，包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物電池。在效率和壽命方面單晶硅和多晶硅優(yōu)于非晶硅，多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低，但多晶硅價(jià)格便宜。晶體磕太陽電池、薄膜太陽電池、硅異質(zhì)結(jié)（HIT）太陽電池等。光伏組件是由多個(gè)太陽能電池組合而成，根據(jù)實(shí)際的功率需求，電壓等級(jí)由光伏電池串聯(lián)實(shí)現(xiàn)，電流輸出由光伏電池并聯(lián)實(shí)現(xiàn)，光伏陣列是根據(jù)電站規(guī)模的大小有若干個(gè)光伏組件構(gòu)成。

B：光伏電池特性包括光電特性和光化學(xué)特性，光化學(xué)特性還在萌芽階段，暫不學(xué)習(xí)。太陽能電池工作是基于光電效應(yīng)原理下，如下圖所示：A是N型硅，B是p型硅，當(dāng)材料接觸的時(shí)候生成一個(gè)內(nèi)部電勢(shì)，使得電子只能從B區(qū)到A區(qū)，當(dāng)太陽光照射到光伏電池板時(shí)，光子帶有足夠的能量使得電子脫離形成空穴或者說是電子空穴對(duì)現(xiàn)，此時(shí)內(nèi)部電勢(shì)會(huì)將光子釋放的電子送到A區(qū)，空穴送到B區(qū)，打破了開始的平衡，A區(qū)的電子越來越多，當(dāng)在pN結(jié)外部接上回路，就能夠形成電流。實(shí)際上只是電子在移動(dòng)，這個(gè)也取決于半導(dǎo)體材料的特性，半導(dǎo)體材料禁帶較窄，電子只需要較小的能量即可脫離束縛，留下空穴，這樣使得周圍的電子區(qū)填補(bǔ)空穴，形成電流。（注釋：來源于物理學(xué)，赫茲發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦正確解釋，某些物質(zhì)在光照的情況下可以生成電子）

C：光伏電池板的pV和IV特性

光伏電池陣列的組成形式一般有并聯(lián)串聯(lián)，如下圖所示：還有其他比較復(fù)雜的連接方式如Sp結(jié)構(gòu)、TCT結(jié)構(gòu)、CTCT連接方式。影響光伏電池陣列的輸出特性主要有光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度兩個(gè)方面，兩個(gè)因素進(jìn)而會(huì)影響光伏電池陣列的功率輸出，下面才光伏電池板的V-I特性和V-p特性進(jìn)行分析：

當(dāng)結(jié)溫不變時(shí)，短路電流隨著光照的增強(qiáng)逐漸增加，最大功率點(diǎn)也是逐漸增大，開路電壓變化不大；最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的輸出電壓基本穩(wěn)定，為開路電壓的0.8倍左右。當(dāng)光照強(qiáng)度一定的時(shí)候，溫度變化對(duì)短路電流的影響不是很大，但對(duì)開路電壓影響較大，開路電壓隨著溫度的升高而變小，最大功率點(diǎn)隨著溫度的升高而下降，且最大功率點(diǎn)電壓隨之下降。

光伏電池板種類

1.單晶硅光伏電池

單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)到24%，這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本很大，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝，因此其堅(jiān)固耐用，使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年。

2.多晶硅光伏電池

多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約12%左右。從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價(jià)格比來講，單晶硅太陽能電池還略好。

3.非晶硅光伏電池

非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同，工藝過程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，國際先進(jìn)水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其轉(zhuǎn)換效率衰減。

4.多元化合物光伏電池

多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：

a）硫化鎘太陽能電池

b）砷化鎵太陽能電池

c）銅銦硒太陽能電池（新型多元帶隙梯度Cu（In，Ga）Se2薄膜太陽能電池。