太陽�電池模塊�太陽能電�(組)的重要組成部分,也是太陽能�(fā)電系�(tǒng)中價(jià)值的部分。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,或送往蓄電�中存�(chǔ)起來,或推動(dòng)�(fù)載工作。它是具有封裝及�(nèi)部連接�、能單獨(dú)提供直流電輸出的、不可分割的最小太陽能電池�合裝��
�(biāo)�(zhǔn)的太陽能電池模塊�(yīng)在盡可能低的成本下獲得功率輸出。最常見的結(jié)�(gòu)是用EVA(聚烯烴塑料)封裝材料將玻璃和電池片粘貼在一起的薄片。這種模塊具有固定的尺寸和輸出功率。一般尺寸大小無特殊要求,以�(biāo)�(zhǔn)的框架裝�,而在建筑一體化�(yīng)用時(shí)就有其特殊的形狀。一�(gè)典型的標(biāo)�(zhǔn)太陽能電池模塊有36~72�(gè)電池組成,輸出功率為50~140W。晶體硅電池通常分列�4�,形成尺寸為1×1.5m的長方形。但�(biāo)�(zhǔn)模塊也可制成輸出功率�340W,尺寸為2.5×1.25m。安裝在特殊位置上的太陽能電池模快通常是定制的,例如太陽能建筑一體化的遮陽設(shè)施,太陽能電池模塊玻璃面屋頂或建筑物幕墻�。用途決定其�(gòu)造、形狀和顏��
�?yàn)槊恳粋€(gè)單獨(dú)的太陽能電池功率都很小,因此模塊�(nèi)部都以電池串的形式聯(lián)接在一�。每�(gè)電池的上面(�(fù)極)與下一�(gè)電池的背面(正極)焊接,雖然可以手工操作,但通常還是采用薄片串(Tapper-Sringers)的自動(dòng)化工藝加��
每一串的末端都伸出一�(gè)電池的邊緣以供電氣聯(lián)�。聯(lián)接之�,脆弱的太陽能電池就需要加上適�(dāng)?shù)谋Wo(hù)層以承受外部的機(jī)械應(yīng)�,氣候條件的變化和濕度等。因此人們首先在�(lián)接端嵌入透明的粘接材料粘�,同�(shí)也�(jìn)行絕�。然后把電池串片夾在前面和背面兩層薄片中。前面是對光線敏感面,材料必須是透明�,一般使用超白絨面玻�,諸如高透光率的太陽玻璃。低離子(low ion)的太陽玻璃允�91%的入射光線穿�,近來開�(fā)的太陽玻璃穿透率�(dá)96%。其功率比標(biāo)�(zhǔn)的太陽玻璃高3.5%。PV電池背面是一種不透明的材�,歐洲的制造商一般采用一種叫TPT的箔,用多層PVF(聚氟乙烯)制成。亞洲的制造商傾向于使用金屬氧化物作為背面材料。背面有�(shí)也用通常的硬化玻璃片制成。這種兩面都透明的模塊一般用作玻璃面的屋頂和建制物的幕墻�
封裝工藝在玻璃和太陽能電池之間提供了光學(xué)連接和保�(hù)。所選的材料�(yīng)能粘貼上面和背面的薄�,而且其組分不�(huì)隨時(shí)間的推移損害PV電池,也不會(huì)因紫外線和濕度而改變組分。因?yàn)榘l(fā)生任何半透明情況都會(huì)極大地降低模塊的性能。粘貼必須保證牢�,不�(huì)�(fā)生脫�。用于晶體硅電池的封裝材料主要是EVA。PV電池串的EVA封裝在真空室(真空層壓器)里�(jìn)�。一般包括三道工序:道工序是將所有的組件疊放在一起, 放入真空室(不能有任何氣泡和�(cuò)位),第二道工序是加熱加�,(仍在真空狀�(tài)下)此時(shí)箔開始融�,并完全包裹住電�,將所有的組件“沾濕�。第三道工序是再加熱,使EVA相互交鏈�(crosslink) 這一道工序改變了聚合物的�(jié)�(gòu),使其在太陽光的充分照射下也不會(huì)再軟�。軟化會(huì)使太陽能電池組件移位。但有些制造商采用PVB(聚乙烯醇縮丁醛)箔作為封裝材料,應(yīng)用在玻璃-玻璃(前�-背面)的模塊封裝中�
PVB是一種標(biāo)�(zhǔn)的層壓玻璃用的安全材�。過去曾�(jīng)用在光伏�(chǎn)�(yè)�,但�?yàn)槠湓谒魵庵�?huì)變得模糊而不受歡�。但近來的研究表明PVB在玻�--玻璃(前�--背面)的模塊的制造中有其�(yōu)�,而的PVB箔在保持透明度方面有與EVA同樣的性能。PVB的另一�(gè)�(yōu)�(diǎn)是用于玻璃面的屋頂和建筑一體化的幕墻時(shí)能滿足建筑規(guī)范的要求。而EVA在粘接玻璃時(shí)因粘貼力太弱而不能滿足上部沖擊力的標(biāo)�(zhǔn)要求。PVB和其它熱塑性材料在組件用完�(bào)廢或損壞�(shí)可以回收用作再次封裝的材料�
偶爾也有用Teflon(特�?。┳鳛榉庋b材料,主要用于小量特殊的模塊封裝。在用為填充材料�(shí)模塊尺寸可達(dá)2.5×3.8m�
電壓波動(dòng)
太陽能電池模塊很少能在正常的操作條件下工�,因?yàn)殛柟廨椛浜蜏囟仁遣粩嘧兓�?。額定的太陽能電池模塊輸出功率是按標(biāo)�(zhǔn)測試條件(STC)測得的,但這些條件很少能符合實(shí)際使用條�。因此其操作性能可能是額定功率的85%~90%。但有些模塊功率也會(huì)高于額定��
陽光輻射�(huì)在上影響模塊電流。當(dāng)輻射量減小一半,功率也降低一�。而額定電壓卻保持相對�(wěn)定(�(dāng)大量模塊串聯(lián)�(shí)其影響也�(huì)累積增大,電壓會(huì)下降40V�。模塊電壓主要受溫度變化的影�,在歐洲的STC條件下夏季的電壓波動(dòng)可達(dá)-8V,冬季時(shí)可達(dá)10V,當(dāng)有大量模塊串�(lián)�(shí)能達(dá)�100V。高溫時(shí)功率�(huì)比在�(biāo)�(zhǔn)測試條件下降�35%。這就是為什么模塊安裝時(shí)必須保證其有良好的通風(fēng)而且制造商也試圖讓�(chǎn)品具有的�(dǎo)熱性能�
熱島效應(yīng)與旁通二極管
在有些操作條件下,有陰影的太陽能電池�(huì)�(fā)熱以至破壞電池,這就是所謂的熱島效應(yīng)。當(dāng)電池的某一部分被遮蓋時(shí)就會(huì)�(fā)生這種情況,例如一片樹葉落在太陽能電池模塊上面�(shí),被遮蓋的電池顯然就不產(chǎn)生電�,反而會(huì)成為一種負(fù)�--使其它電池產(chǎn)生逆向電流。為了防止熱島效�(yīng)�(kuò)�,就�(nèi)置一�(gè)旁路-旁通二極管,將電流改道繞過這�(gè)被遮蓋的電池。通常�18~20�(gè)電池�(shè)置一�(gè)旁通二極管。如果一�(gè)�(biāo)�(zhǔn)的太陽能電池模塊�36~40�(gè)電池,就要設(shè)置二�(gè)旁通二極管,可以流過電流就是短路電�。在�(dú)立的PV電池模塊中通常采用一�(gè)短路�(fù)荷控制器。框架能給模塊以更加�(wěn)定的保護(hù)??蚣芤话阌醚趸X或鋁合金制成。對氣候有的抗力和耐用�。但也有用銀色和黑色��
在安裝太陽能電池模塊�(shí)主要考慮是否為并�(wǎng)裝置,以及所需要的功率大小,陽光強(qiáng)度和安裝位置的條件(如屋�?shù)膬A斜度等)。裝置大小由功率大小決定。最小的�(dú)立型裝置功率只有幾瓦,家用太陽能�(fā)電裝置功率大約是2~4kW。大型太陽能建筑一體化的裝置功率可能達(dá)到幾百kW,而大型地面安裝的裝置可以�(dá)到幾MW。此外安裝模塊處的緯�,朝向和傾斜度也有影響�
一般而言10㎡的太陽能電池模塊功率可�(dá)1kW,但也因太陽能電池所用材料而有所不同�1㎡單晶硅電池方陣所提供的有用功率為90~110kW/�,�1㎡三�(jié)薄膜太陽能電池提供的有用功率�60~80kW/��
其它要考慮的因素還有:在照射的光線較弱�(shí)模塊的性能,模塊安裝地的溫�,模塊的自清潔能力(一般傾斜度�15度),模塊化的結(jié)�(gòu)(需要時(shí)�(xiàn)有的模塊可以�(kuò)展),系�(tǒng)抗故意破壞的能力,回收的可能�,以及安裝系�(tǒng)的適�(yīng)�,框架的顏色等等�
安裝太陽能電池模塊的簡便性也很重�,與尺寸大小無關(guān)。安裝公司及供應(yīng)商都同樣喜歡無故障的安裝工程�
�(dāng)�,費(fèi)用肯定是一�(gè)重要考慮因素。太陽能電池模塊的質(zhì)量保證是至關(guān)重要的。因此必須有合格的資�(zhì)證明�(jī)�(gòu)的質(zhì)量保證文�。歐洲的�(zhì)量標(biāo)�(zhǔn)一般為:IEC 61215,IEC61646��