干貨|太陽(yáng)能電池方陣選型要點(diǎn)及安裝維護(hù)（一）

:摘要：本文簡(jiǎn)介了太陽(yáng)能電池單體、組件、方陣的結(jié)構(gòu)及特性，論述了太陽(yáng)能電池組件技術(shù)特性、太陽(yáng)能電池方陣方位角與傾斜角的定義、計(jì)算公式及設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的事項(xiàng)。

1.太陽(yáng)能電池方陣

一個(gè)太陽(yáng)能電池所能提供的電流和電壓畢竟有限，太陽(yáng)能電池單體是光電轉(zhuǎn)換的最小單元，尺寸一般為4cm2～100cm2不等。太陽(yáng)能電池單體的工作電壓約為0.48V，工作電流約為20～25mA/cm2，一般不能單獨(dú)作為光伏電源使用。于是將很多太陽(yáng)能電池（通常是36個(gè)）并聯(lián)或串聯(lián)起來(lái)使用，形成太陽(yáng)能電池組件。就能產(chǎn)生一定的電壓和電流，輸出一定的功率。

將太陽(yáng)能電池單體進(jìn)行串并聯(lián)封裝后，就成為太陽(yáng)能電池組件，其功率一般為幾瓦至幾十瓦，是可以單獨(dú)作為光伏電源使用的最小單元。太陽(yáng)能電池組件再經(jīng)過(guò)串并聯(lián)組合安裝在支架上，就構(gòu)成了太陽(yáng)能電池方陣，可以滿(mǎn)足太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)負(fù)載所要求的輸出功率，如圖1所示。

太陽(yáng)能電池方陣設(shè)計(jì)中主要關(guān)心的是太陽(yáng)能電池的外特性，首先，對(duì)于單片太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)PN結(jié)，除了當(dāng)太陽(yáng)光照射在上面時(shí)，它能夠產(chǎn)生電能外，它還具有PN結(jié)的一切特性。在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，它的額定輸出電壓為0.48V。在太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中使用的太陽(yáng)能電池組件都是由多片太陽(yáng)能電池組合連接構(gòu)成的。它具有負(fù)的溫度系數(shù)，對(duì)于多片太陽(yáng)能電池組成的太陽(yáng)能電池組件，溫度每上升一度，電壓下降2mV。

由于太陽(yáng)能是一種清潔的能源，它的應(yīng)用正在世界范圍內(nèi)快速地增長(zhǎng)?？墒悄壳敖ㄔO(shè)一個(gè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本還是較高的，從我國(guó)現(xiàn)階段的太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本來(lái)看，其花費(fèi)在太陽(yáng)能電池組件的費(fèi)用大約為60～70％，因此，為了充分有效地利用太陽(yáng)能，如何選取太陽(yáng)能電池方陣的方位角與傾斜角是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。為了讓太陽(yáng)能電池組件在一年中接收到的太陽(yáng)輻射能盡可能的多，要為太陽(yáng)能電池組件選擇一個(gè)最佳的方位角與傾斜角。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，太陽(yáng)能電池組件方陣的放置形式和放置角度對(duì)光伏系統(tǒng)接收到的太陽(yáng)輻射有很大的影響，從而影響到光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電能力。太陽(yáng)能電池組件方陣的放置形式有固定安裝式和自動(dòng)跟蹤式兩種形式，其中自動(dòng)跟蹤裝置包括單軸跟蹤裝置和雙軸跟蹤裝置。

2.太陽(yáng)能電池組件技術(shù)特性

按國(guó)際電工委員會(huì)IEC：1215：1993標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，加工生產(chǎn)過(guò)程嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，能夠確保太陽(yáng)能電池組件的質(zhì)量、電性能和壽命要求。

1）太陽(yáng)能電池組件的絕緣強(qiáng)度大于100MΩ.

2）產(chǎn)品使用壽命超過(guò)25年。

3）工作溫度范圍：-40℃～+85℃。

太陽(yáng)能電池組件的表面采用復(fù)合材料，由層壓機(jī)層壓而成。氣密性、耐候性好，抗腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度好。采用雙柵線，使太陽(yáng)能電池組件的封裝的可靠性更高。太陽(yáng)電池在制造時(shí)，先進(jìn)行化學(xué)處理，表面做成了一個(gè)象金字塔一樣的絨面，能減少反射，更好地吸收光能。采用ABS塑料接線盒，耐老化防水防潮性能好。帶有旁路二極管能減少局部陰影而引起的損害。采用36片或72片單晶或多晶硅太陽(yáng)能電池進(jìn)行串聯(lián)以形成12V和24V各種類(lèi)型的組件。太陽(yáng)能電池組件有以下材料組成：

1）電池片。采用高效率（14.5%以上）的單晶或多片晶硅太陽(yáng)能電池片封裝，以保證太陽(yáng)能電池板設(shè)計(jì)的輸出功率。

2）玻璃。采用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱(chēng)為白玻璃)，厚度3.2mm，在太陽(yáng)能電池光譜響應(yīng)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(320～1100nm)透光率達(dá)91%以上，對(duì)于大于1200nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時(shí)能耐太陽(yáng)紫外光線的輻射，透光率不下降。

3）EVA、TPT。采用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優(yōu)質(zhì)EVA膜層作為太陽(yáng)能電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連接劑，具有較高的透光率和抗老化能力。太陽(yáng)能電池的背面覆蓋物為白色氟塑料膜，對(duì)太陽(yáng)光起反射作用。太陽(yáng)能電池組件層之間采用雙層EVA材料以及TPT復(fù)合材料，組件氣密性好，抗潮，抗紫外線好，不容易老化。

采用上述材料的太陽(yáng)能電池組件，可使太陽(yáng)能電池組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外反射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。當(dāng)然，采用的氟塑料膜要具有太陽(yáng)能電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等。對(duì)太陽(yáng)能電池組件的基本要求有：

1）采用的鋁合金邊框應(yīng)具有高強(qiáng)度，抗機(jī)械沖擊能力要強(qiáng)。

2）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件：（AM1.5）輻照度為1000W/m2，電池溫度為25℃。

3）絕緣電壓：≥600V。

4）邊框接地電阻：≤10Ω。

5）迎風(fēng)壓強(qiáng)：2400Pa。

6）填充因子：73％。

7）短路電流溫度系數(shù)：+0.4mA/℃。

8）開(kāi)路電壓溫度系數(shù)：-60mV/℃。

9）工作溫度：-40℃～+90℃。