光伏发电太阳能电池的分类与光伏组件选型.docx

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1、光伏发电太阳能电池的分类与光伏组件选型1、按基体材料分类主要有以下几种：a）硅太阳电池：主要包括单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、微晶硅电池以及HIT电池等.b）化合物半导体太阳电池：主要包括单晶化合物电池如碑化铸电池、多晶化合物电池如铜锢镒硒电池、瑞化镉电池等、氧化物半导体电池如Cr2O3和Fe2O3等。C）有机半导体太阳电池：其中有机半导体主要有分子晶体、电荷转移络合物、高聚物三类。d）薄膜太阳电池：主要有非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、化合物半导体薄膜电池、纳米晶薄膜电池等.目前市场生产和使用的太阳能光伏电池大多数是用晶体硅材料制造的，随着晶体硅太阳能电池生产能力和建设投资力度的不断增

2、长，一些大型新建、扩建项目也陆续启动，同时薄膜太阳能电池项目的建设也不断扩大，产能也在不断上升，薄膜电池中非晶硅薄膜电池所占市场份额最大。2、太阳能电池技术性能比较受目前国内太阳电池市场的产业现状和技术发展情况影响，市场上主流太阳电池基本为晶硅类电池和薄膜类电池.a）晶体硅太阳电池晶体硅仍是当前太阳能光伏电池的主流，多晶硅电池的生产主要有两种方法，一种是通过浇铸、定向凝固的方法，制成多晶硅的晶锭，再经过切割、打磨等工艺制成多晶硅片，进一步印刷电级、封装，制成电池.浇铸方法制造多晶硅片不需要经过单晶拉制工艺，消耗能源较单晶硅电池少，并且形状不受限制，可以做成方便光伏组件布置的方形：除不需要单晶拉

3、制工艺外，制造单晶硅电池的成熟工艺都可以在多晶硅电池的制造中得到应用.另一种方法是在单晶硅衬底上采用化学气相沉积（VCD）等工艺形成无序分布的非晶态硅膜，然后通过退火形成较大的晶粒，以提高发电效率.多晶硅电池的效率能够达到15-19%,低于单晶硅电池的水平.单晶硅电池是最早出现，工艺最为成熟的太阳能光伏电池，也是大规模生产的硅基太阳能电池中效率最高的.单晶硅电池是将硅单晶进行切割、打磨制成单晶硅片，在单晶硅片上经过印刷电极、封装流程制成的，现代半导体产业中成熟的拉制单晶、切割打磨以及印刷刻版、封装等技术都可以在单晶硅电池生产中直接应用。大规模生产的单晶硅电池效率可以达到16-21%.和多晶硅电

4、池相比，单晶硅电池效率较高，能够节约土地资源，节约硅原料，达到工艺成本和效率的平衡。b）薄膜类太阳电池薄膜类太阳电池由沉积在玻璃、不锈钢、塑料、陶斐衬底或薄膜上的几微米或几十微米厚的半导体膜构成.在薄膜类电池中，非晶薄膜电池所占市场份额最大。其主要具有如下特点：1）用材少，制造工艺简单，可连续大面积自动化批量生产；2）制造过程消耗电力少，能量偿还时间短；3）基板种类可选择；4）弱光效应好，温度系数低，发电量多.紧紧围绕提高光电转换效率和降低生产成本两大目标，世界各国均在进行各种新型太阳电池的研究开发工作.目前，晶硅类高效太阳电池和各类薄膜太阳电池是全球新型太阳电池研究开发的两大热点和重点。晶硅

5、类太阳能电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，被广泛应用于大型并网光伏电站项目.非晶硅薄膜太阳能电池尽管转化效率较低、占地面积较大，但其成本亦较晶硅电池低，且在弱光条件下性能好于晶硅类太阳能电池.因此，其在兆瓦级太阳能光伏电站的应用中具备一定的竞争力.两种晶硅电池最大的差别是单晶硅的光电转化效率略高于多晶硅电池，也就是相同功率的电池组件，单晶硅电池组件的面积小于多晶硅电池组件的面积。两种电池组件的电性能、寿命等重要指标相差不大，若仅考虑技术性能，无论单晶硅还是多晶硅电池都可以选用.但为了节约用地，单位面积装机单晶硅具有一定优势。非晶硅薄膜电池与晶硅电池相比

6、，制造工艺相对简单、不需要高温过程、能源消耗少、单片面积大、组装简单、易于大规模生产等特点，其所占的市场份额组件增加.但目前相对效率较低、稳定性不佳，考虑到工程场址区的气候特点，同时由于非晶硅薄膜电池自身封装特点，其顶电极与背电极距离较近，在电池互联处容易发生电池短路情况；另外针孔及电池材料的腐蚀或损坏的区域也可能会导致短路概率更大。在技术性能上考虑，非晶硅薄膜电池有一定的优势，但产品稳定性和适应性方面目前缺点相对明显，需要更多实际工程的检验。3、光伏组件特点根据当前光伏组件的技术成熟程度，当前可供选择的主要光伏组件有单晶硅组件、多晶硅组件、非晶硅薄膜电池.其中，单晶硅组件、多晶硅组件及非晶硅

7、薄膜电池作为最早的第一及第二批光伏发电电池技术，技术已经比较成熟.单晶硅太阳能电池的光电转换效率为21%左右，最高的可达25%,在目前所有种类的电池中光电转换效率最高.单晶硅光伏组件的功率规格较多，且产品应用也较为广泛。选用单位面积功率大的单晶硅光伏组件，可以减少占地面积、节省线缆、降低组件安装量.多晶硅电池的制作工艺与单晶硅组件差不多，但是多晶硅电池的光电转化效率则要降低不少，其光电转换效率约19%左右.多晶硅光伏组件的效率在18%20%之间.从制作成本上来讲，多晶硅组件比单晶硅组件要便宜一些，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.但随着近年来单晶硅光伏组件技术的快速进

8、步，多晶硅组件的成本优势已基本消失殆尽.非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，也是第一代非晶电池，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下也能发电.但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减相对减缓.硝化镉薄膜电池是一种比较成熟的第二代电池技术，其光谱响应与太阳光光谱基本符合，转换效率在13%左右，较非晶硅大约有1%2%的提高.但镉作为一种重金属污染物，当前受到世界各国的明令禁止.加上并未有确实的证据表明其不会造成环境污染，故考虑到相关法律风睑，不建议采用

9、该种电池.铜锢绿硒薄膜电池是最被看到的第三代电池技术的代表，其具有效率接近于多晶硅，成本约为多晶硅的1/3.但由于其生产技术不成熟，生产厂家较少,产量有限，其成本优势被明显抵消.三类电池组件的主要技术性能比较如表5.1-1所示.表5.1-1单品桂、一品桂、巾:晶叶光伏组件性能比较单晶硅光伏组件多晶硅光伏组件非晶硅光伏组件转换效率约21%约19%约12%衰减率.般一般较大光照敏感度较差较差最好环境温度影响效率明显下降明显下降最好系统容量与电压承范困一般一般较差制造价格与成本一般一般便宜成熟程度较成熟成熟发展初期应用范围广泛广泛广泛综上所述，单晶硅电池转化效率略高于多晶硅电池，单块组件功率较高.从

10、技术性能上考虑单晶硅和多晶硅电池由于制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点，都可以广泛应用于光伏电站项目.光伏组件选型光伏组件是光伏发电系统的核心部件，其光电转换效率、各项参数指标直接影响光伏发电系统的发电性能。表征太阳能电池组件性能的各项参数有标准测试条件下组件峰值功率、最佳工作电流、最佳工作电压、短路电流、开路电压、最大系统电压、组件效率、短路电流温度系数、开路电压温度系数、峰值功率温度系数、输出功率公差等.光伏组件的功率规格较多，但是，在进行选型时，一般主要考虑单体功率大且已经商业化应用的光伏组件.单体功率大意味若一定容量的光伏电站所使用的组件数量就少，组件数

11、量少意味着组件间连接点少，故障几率减少，接触电阻小，线缆用量少，于是系统整体损耗也会降低，后期维护检修工作量较小。通过市场调聋收集到，目前主流厂商生产的单晶硅太阳能组件应用于大型并网光伏发电系统的规格大多数在370Wp到600Wp之间。考虑到在屋顶的场景中可用面积相对有限，为提升有效面积的利用率，根据情况分别对450WP和540WP两种组件进行测算。具体参数见表5.2-1.表5.27组件性能参数表序号太阳电池种类单晶硅电池单晶硅电池1太阳电池组件型号/2峰值参数2.1峰值功率Wp5404502.2开路电压Y49.546.22.3短路电流A13.859.382.4殷佳工作电压V41.6538.6

12、2.5最佳工作电流A12978.73组件尺寸mm22561133X352094x1038X354重里kg27.227.25峰值功率温度系数叼K-0.350.36开路电压温度系数%0.270.277短路电流温度系数%/K0.0480.0488首年年功率衰降2=292、25年每年功率衰降0.55公众号0.55#能源太阳电池组件要求具有非常好的耐候性，能在室外严酷的环境下长期稳定可靠地运行，同时具有高的转换效率和经济性。根据分析计算，采用越大功率组件系统效率越高，且大功率组件安装快速、便捷、减少了设备的安装时间、减少了设备的安装材料、同时也减少了系统连线，降低线损.经过多年的发展，我国硅片产能规模已占据全球比例超过80%,前十企业的集中度达到75.9%,晶体硅太阳电池在我国的生产能力和产品质量以及生产技术均可以达到国际先进标准，国内厂家生产的晶体硅太阳电池组件足够满足常规项目太阳电池组件的需要.近年来由于单晶成本的快速下降，单晶路线在度电上的优势更加明显，市场占有率逐步提升。单晶硅光伏组件效率高、单位面积峰值功率大，应是工程应用优选地产品型式.