【学习目标】
1.知识目标
(1)理解光伏组件的相关术语:光伏电池、光伏组件、光伏组串、光伏子方阵、光伏方阵;
(2)熟知常用光伏组件的种类;
(3)掌握光伏组件的主要性能参数;
(4)理解光伏组件的输出特性会受到哪些因数的影响。
2.能力目标
(1)能够区分光伏电池、光伏组件、光伏方阵;
(2)能够通过外观区分常用光伏组件的类型;
(3)能够绘制光伏组件的I-U曲线并标注各参数;
(4)能够陈述光照强度、温度、使用时间等对光伏组件输出特性的影响。
【主题讨论】
【学习内容】
【补充】关于光伏组件,有一个非常重要的参数就是转换效率。光伏组件转换效率,简单来说就是光伏组件将太阳能转化为电能的能力, 也就是光伏组件的发电能力, 输出的电能。这一参数直接决定了组件发电能力的好与坏,因此十分有必要进行了解。

一、光电转换效率定义
光伏组件光电转换效率是指标准测试条件下(AM1.5、组件温度25℃,辐照度1000W/m2)光伏组件最大输出功率与照射在该组件上的太阳光功率的比值。
二、光电转换效率的确定
光伏组件光电转换效率由通过国家资质认定(CMA)的第三方检测实验室,按照GB/T 6495.1标准规定的方法测试,必要时可根据GB/T 6495.4标准规定作温度和辐照度的修正。
计算公式为:

(其中组件面积为光伏组件含边框在内的所有面积)
批量生产的光伏组件必须通过经国家认监委批准的认证机构认证,且每块单体组件产品实际功率与标称功率的偏差不得高于2%。几种常用标准规格晶体硅组件光电转换效率对应峰值功率技术指标如下表:
| 材料类型 | 电池片 尺寸(mm) | 电池片 数量 | 15.5%转化效率对应组件峰值功率(Wp) | 16%转化效率对应组件峰值功率(Wp) | 16.5%转化效率对应组件峰值功率(Wp) | 17%转化效率对应组件峰值功率(Wp) |
| 多晶硅 | 156*156 | 60 | 255 | / | 270 | / |
| 156*156 | 72 | 305 | / | 325 | / | |
| 单晶硅 | 156*156 | 60 | / | 260 | / | 275 |
| 156*156 | 72 | / | 315 | / | 330 |
组件(如双玻组件),转化效率可不以上述公式计算,但其使用的电池片效率应和工信部《光伏制造行业规范
三、各类太阳能电池组件转换效率对比
综合太阳能电池组件转换效率、技术水平、生产工艺成熟度、市场占有率等因素,对于大型并网光伏电站来说,目前常用的组件类型大体可以划分为晶硅类组件和非晶硅类组件。晶硅类组件又分为单晶硅和多晶硅。非晶硅类组件主要为薄膜类组件。
下面简单分析一下各类光伏电池组件的转化率情况:
1.单晶硅太阳能电池组件
单晶电池组件是目前市场上常见的高效率电池组件。单晶产业链的生产工艺及技术突破决定了其拥有较完美的晶格,能更好地吸收光照,具有较高的转换效率。对于单晶太阳能电池组件来讲,隆基PERC高效单晶电池效率已突破23%,创世界最高纪录。普通单晶组件的转换效率也在18%以上,这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的。

随着技术的不断成熟,单晶组件的价格已与多晶相差不多。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,使用寿命一般可达20年,最高可达30年。
2.多晶硅太阳能电池组件
相比于单晶电池,多晶电池的硅片是多个微小的单晶组合,中间有大量的晶界,包含了很多的缺陷,它实际上是一个少子复合中心,因此降低了多晶硅电池的转换效率。目前常规电池线上,多晶电池效率约在16%左右。

图一 单晶硅与多晶硅组件图例
3.薄膜太阳能电池组件
经过几年的快速发展,单结非晶硅薄膜电池的实验室效率可达12.7%左右,微晶硅多结电池效率实验室效率可达13.4%,碲化镉CdTe薄膜电池的实验室光电转换效率可达16%,商业化电池效率平均为8%-10%。铜铟镓硒的转换效率可达14%。

【微课视频】
【过关测试】
【梳理小结】

【拓展提升】
一、光伏组件的测试与认证
二、光伏组件新技术:166与210的阵营里都有谁?(点击以下链接查阅)
https://mp.weixin.qq.com/s/eRezWHvvFwV2shl1OlbDwA
五、主要太阳能电池分类


