非、單晶硅太陽能電池組件比功率發(fā)電量對(duì)比研究

趙雪冰

(張家口市廉政教育基地，河北張家口,075000)

非、單晶硅太陽能電池組件比功率發(fā)電量對(duì)比研究

趙雪冰

(張家口市廉政教育基地，河北張家口,075000)

通過比較單晶硅與非晶硅比功率發(fā)電量，分析兩者在太陽能發(fā)電功效上的具體差異。

太陽能電池；非晶硅；單晶硅

太陽能具有環(huán)保、可再生等特性，是綠色環(huán)保理念下的理想能源?，F(xiàn)階段，我國作為能源消耗量極大的國家，已陸續(xù)興建了多座太陽能光伏系統(tǒng)，并加大了對(duì)太陽能發(fā)電的重視與投入。太陽能電池組件是影響太陽能發(fā)電效能的重要組成部分，目前有單晶硅與非晶硅等不同類型，但相關(guān)研究顯示不同類型的電池組件的發(fā)電效能存在一定差別。基于此，本文就試圖通過實(shí)驗(yàn)對(duì)非、單晶硅電池組件的發(fā)電效能進(jìn)行比較，具體如下。

1 非、單晶硅太陽能電池的相關(guān)概述

1.1 單晶硅太陽能電池

此種太陽能電池是目前光伏發(fā)電的主流電池類型，其轉(zhuǎn)換率高，技術(shù)成熟，能夠在電池單位面積上得到較為穩(wěn)定的發(fā)電效能。光電轉(zhuǎn)換率較高，通?？蛇_(dá)15-18%，最高甚至超過20%。但需要注意的是，因?yàn)閱尉Ч桦姵鼐哂袕?qiáng)光發(fā)電的特性，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮和陽光的合理設(shè)計(jì)角度，才能得到更高的光電轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)如果遮擋住了電池的一部分，還可能產(chǎn)生孤島效應(yīng)。因上述原因，也就導(dǎo)致了此種太陽能電池的布局以及裝設(shè)總面積都有一定的限制。同時(shí)此類電池對(duì)于晶硅制備材料的純度要求較高，有較高的制備工藝要求標(biāo)準(zhǔn)，成本難以降低。即便存在一定的弊端，但因其較高的光電轉(zhuǎn)換率，總體來看還是具有較為顯著的應(yīng)用價(jià)值。

1.2 非晶硅太陽能電池

此種太陽能電池是通過高頻輝光放電促使硅烷的分解并沉積所制備而得，在沉積的過程中能夠在不銹鋼、玻璃以及陶瓷等多種材質(zhì)外形成一層薄膜。有效改善了薄膜特性，強(qiáng)化各層的界面狀態(tài)，提升穩(wěn)定性，且制備成本低，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。此種太陽能電池的弱光發(fā)電以及透光作用都較為理想，因此不存在安裝布局、角度方面的限制。同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生孤島效應(yīng)、電流反偏等問題，但發(fā)電效率、光電轉(zhuǎn)換率顯著低于單晶硅電池，通常僅為單晶硅的50%左右，甚至更低，如果采用透明玻璃材質(zhì)，那么光電轉(zhuǎn)換率將會(huì)更低。因此為取得與單晶硅同樣多的電力，就不得不提升安裝面積。

綜上，非、單晶硅太陽能電池在發(fā)電效能方面各具優(yōu)劣，但在不同氣候條件下，選用哪種太陽能電池能夠取得更為理想的發(fā)電效能，就需要對(duì)此展開進(jìn)一步研究。

2 非、單晶硅太陽能電池組件比功率發(fā)電量對(duì)比實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)意義上的發(fā)電效能主要以額定輸出功率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，但光照條件是不斷變化的，相應(yīng)的太陽能電池輸出功率也不穩(wěn)定，因此通過這一指標(biāo)難以全面反映出真實(shí)的發(fā)電效能。而從發(fā)電用戶的角度來看，人們更關(guān)心的是戶外條件中電池組件在一段時(shí)間的比功率發(fā)電量，也就是在一段期間內(nèi)電池在戶外各種光照條件下的發(fā)電總量和電池額定功率的比值。與傳統(tǒng)的額定輸出功率相比，這一指標(biāo)強(qiáng)調(diào)了戶外不同情況的光照條件，使評(píng)價(jià)更為客觀、全面。因此，本次研究就從比功率發(fā)電量的角度，通過實(shí)驗(yàn)分別在陰雨天與晴天的氣候條件下，對(duì)兩種電池組件的比功率發(fā)電量進(jìn)行測定并比較，以此明確不同類型電池組件發(fā)電效能的情況以及兩者差異，具體如下。

2.1 實(shí)驗(yàn)原理及公式依據(jù)

比額定功率指的是在一段期間內(nèi)電池在戶外各種光照條件下的發(fā)電總量和電池額定功率的比值，不同于額定輸出功率，這一指標(biāo)強(qiáng)調(diào)了戶外不同情況的光照條件，對(duì)發(fā)電效能的評(píng)價(jià)效果更為客觀、全面。根據(jù)比額定功率的定義，即日發(fā)電量與額定功率的比值得到比額定功率發(fā)電量Y的計(jì)算公式（1）與發(fā)電總量（Q）的計(jì)算公式（2）。

比額定功率發(fā)變量公式1中Pm為電池額定功率，Qd為日發(fā)電量，Uday為日電壓，Um為最大功率點(diǎn)的電壓，Im為最大功率點(diǎn)的電流，t為實(shí)驗(yàn)測定時(shí)間，d為天數(shù)。

總發(fā)電量為每日發(fā)電量的總和。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為我國南方某地，時(shí)間為4-6月份，分別在15個(gè)晴天日與15個(gè)陰雨天日進(jìn)行試驗(yàn)，共計(jì)30個(gè)檢測日。實(shí)驗(yàn)所用非晶硅電池型號(hào)為SC35122，單晶硅電池型號(hào)為T160-36，額定電壓均為15w，以定電壓法分別對(duì)兩組電池組在晴天、陰雨天（臺(tái)風(fēng)、暴雨等惡劣氣候情況除外）的公式所需參數(shù)數(shù)值進(jìn)行測定。因兩組電池組的額定電壓均為15W，為實(shí)現(xiàn)固定工作電壓，本次研究采用定電壓電子模擬負(fù)載的形式進(jìn)行測量，測量電路見下圖。

Comparative study on the power generation capacity of amorphous silicon and single crystal silicon solar cells

Zhao Xuebing
（The uncorrupted government education base of Zhang jia kou city, Zhang jia kou,075000,China）

On comparison the power generation capacity of single crystal silicon and amorphous silicon, this paper analyzed their differences in the efficiency of solar power generation.

Solar cell;amorphous silicon;single crystal silicon