太阳能光伏发电技术(4)——太阳电池、组件及光伏方阵.doc

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１太阳电池
太阳能光伏发电技术（）３
二
。
太阳电池、组件及光伏方阵
·中国科学院马胜红陆虎俞
于在晶体掺入某硅中些元素（Ｊ伊１
由两种分别称为Ｐ型半导体和ｎ型半导体的材料结合而成。当
光照射到ｐｎ结上时，生电子一穴对，半导体内部结附－产空在近生成的载流子，内建电场的吸引到达空间电荷区。电子流受入ｎ区，穴流入Ｐ区，空结果使ｎ区储存了过剩的电子，Ｐ区有过剩的空穴，Ｐｎ结附近形成与势垒方向相反的光生电场。在—光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外，使Ｐ区带正电，还ｎ区带负电，ｎ区和Ｐ区之间的薄层产生电动势，在这就是“光生伏打效应”此时，。如果将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过，这个电流称作短路电流。另一方面，若将ｐｎ结两端开路，由于电子和空穴分别流人ｎ区和Ｐ区，－则使ｎ区的费米能级比Ｐ区的费米能级高，在这两个费米能级之间就产生了电位差Ｖ。可以测得这个值，称为开路电压。并
１２．太阳电池原理
出，通过灯泡返回到蓄电池。由蓄电池流出的电子所获得的再
１Ｖ势能，２在照明灯里消耗掉。太阳电池组件是一组用金属线串联或串／联起来的太阳并电池，目的是产生所希望的电压和电流。太阳电池像小的蓄电
池，当用金属线串联时，电流值恒定，电压累加。每个太阳电池电压约０５，６电池串联的光伏组件工作电压１，．伏３个８伏标称
电压１２伏，件的输出电流与每个单独的电池电流相同。组
依照上述电路的构成原理，电池替换成光伏组件后，将蓄在阳光的照射下灯泡也将发光，而构成一个最简单的光伏电路。从
２２串联和并联光伏电路．
太阳电池组件同电源一样，也采用电压值和电流值标定。在充足的阳光下５Ｗ组件标称电压是１Ｖ，Ｏ２电流大约３Ａ。光伏组件可以组合到一起，根据需要可得到不同的电压和电流。
太阳电池是一种具有光伏打效应的半导体器件（称“简光
伏器件”，直接将太阳光转换成直流电，光伏发电的最基）它是本单元。阳电池由两层半导体材料组成，厚度大约为１１０太其／Ｏ英寸，形成两个区域：一个正荷电区，一个负荷电区。负区位于
同蓄电池一样，光伏组件串联时电压将增加，将电流值不变。同
样的两个１Ｖ、Ａ光伏组件串联接线后得到２Ｖ、Ａ系统。为２３４３增加系统的电流值，光伏组件必须并联接线，同样的两个１Ｖ、２
３Ａ光伏组件并联接线后得到１Ｖ、Ａ系统。并联接线使产生２６
的电流值增加，电压值不变。光伏系统可以采用串／并联接线，以获得所需要的电压和电流值。为得到２Ｖ、Ａ方阵需要四个光伏组件。４６注意，串联接线时要将一个组件的正极（连到另一个组件的负极（）并联＋）一，接线是从正到正极和负到负极。伏组件串联接线时的总电压光等于每个单独组件电压之和，各组件电流相等。蓄电池与光伏组件连接时，组件使用串联和并联组合接线。可实现负载所要求的电压和电流。
２负栽３
电池的上层，这一层强迫渗透磷并与硅粘在一起。正区置于在
电池表层的下面，正负界面区域称为ｐｎ结。制造电池时ｐｎ－－结被赋予了恒定的特性。当阳光投射到太阳电池内保持松散状态的电子时，些靠近Ｐｎ结的电子朝向电池的表层流动。这—
金属线将光伏组件里每个电池的前面与下一个电池的背面相
连，这样使电子通过许多ｐｎ结，建立起所有电池的串联电－压。每个电池ｐｎ结处的电压增加大约Ｏ５在－．Ｖ的电动势，这个电池电压与电池的尺寸无关。电流受电池面积和目照强度的影响，较大面积的电池能够产生较强的电流。
负载是光伏系统中的用电设备。负载的评估是系统设计和
２光伏电路原理
２１简单光伏电路，电路是来自电压源的电子流的流通通道，例如将一个蓄电池通过导体或金属线连到负载，就成为一个最简单的电路，它有一个单一的电压源（一个１Ｖ蓄电池）２被导线连到单一负载
成本核算的关键步骤。电设备的功率需求可以通过测量或从用厂商提供的技术资料获得。但是每天、每周或每个月用电设备
工作的时间总量需要估计。
当一个给定负载所需求的瓦数没有给出时，常可用给出通的电压、电流参数代替。电压乘电流即可计算负载所需要的瓦数。交流（Ｃ）Ａ或直流（Ｃ）Ｄ负载必须预先确定，果使用交流负如载，需要配备逆变器。独立光伏系统选择的工作电压通常是最
（２４灯泡）１Ｖ２Ｗ，使用一个开关接通或断开灯泡与电源的连
接。当电路断开时，灯是熄灭的；当电路闭合后，４灯泡将形２Ｗ
成２２Ｗ／２＝Ａ）Ａ（４１Ｖ２的电流。电流以２Ａ的速率从蓄电池流
大负载所要求的电压。Ｄｃ电压一般是１Ｖ或１２２的倍数（４２、
大众用电２０ｏ６３
昌宣

３或４）６８。当多数负载是直流时，系统电压的选择应以系统电
流不超过允许值为准。果负载具有不同的直流电压，须全部如必
在光伏系统里，有在晚上或阴天需要运行的负载时，若该