作业帮非晶硅太阳能电池板特性
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/24 01:40:02
非晶硅太阳能电池板特性
非晶硅太阳能电池板特性
非晶硅太阳能电池板特性
1、更低的成本
目前,主流的光伏组件产品仍以硅为主要原材料,仅以硅原材料的的消耗计算,生产1兆瓦晶体硅太阳电池,需要10-12吨高纯硅,但是如果消耗同样的硅材料用以生产薄膜非晶硅太阳电池可以产出超过200兆瓦.
从能源消耗的角度看,非晶硅太阳电池仅1-1.5年的能源回收期,更体现了其在制造过程中对节约能源的贡献.
组件成本在光伏系统中的占有很高的比例,组件价格直接影响系统造价,进而影响到光伏发电的成本.按目前的组件售价计算,同样的资金,购买非晶硅产品,您可以多获得接近30%的组件功率.
2、更多的电力
对于同样功率的太阳电池阵列,非晶硅太阳电池比单晶硅、多晶硅电池发电要多约10%.这已经被美国的Uni-Solar System LLC、Energy Photovoltaic Corp.、日本的Kaneka Corp.、荷兰能源研究所以及其他的光伏界组织和专家证实了.
在阳光充足的月份,也就是说在较高的环境温度下,非晶硅太阳电池组件能表现出更优异的发电性能.
3、更好的弱光响应
由于非晶硅材料原子排列无序的特点,它的电子跃迁不再遵守传统的“选择定则”限制,因此,它的光吸收特性与单晶硅材料存在着较大的差别.非晶硅和单晶硅材料的吸收曲线如图所示
• 非晶硅的吸收曲线具有明显的三段（A、B、C）特征.A区对应电子在定域态间的跃迁,如费米能及附近的隙态向带尾态的跃迁,该区的吸收系数较小,约1-10cm-1,为非本正吸收；B区的吸收系数随光子能量的增加指数上升,它对应于电子从价带边扩展态到导带定域态的跃迁,以及电子从价带尾定域态向导带边扩展态的跃迁,该区的能量范围通常只有半个电子伏特左右,但吸收系数通常跨越两三个数量级,达到104cm-1；C区对应于电子从价带内部到导带内部的跃迁,该区的吸收系数较大,通常在104cm-1以上.后两个吸收区是非晶硅材料的本征吸收区.
• 从图中可以看到,两条曲线的交点约在1.8ev左右.值得注意的是,在整个可见光范围内（1.7-3.0ev）,非晶硅材料的吸收系数几乎都比单晶硅大一个数量级.也就是说,在阳光不太强的上午前半部、下午后半部、以及多云等低光强、长波比重较大的情况下,非晶硅材料仍有较大的吸收系数.再考虑到非晶硅材料的带隙较大,反向饱和电流I0较小.以及如前所述的非晶硅电池I-V特性曲线方面的特点,使得非晶硅太阳电池无论在理论上和实际使用中都对低光强有较好的适应.
• 非晶硅电池的I-V特性在超过Vm以后随电压下降缓慢
为了比较方便,我们把两种电池的I-V特性画在同一张图上.晶硅电池和非晶硅电池的I-V特性一般形状如图所示
从图中我们看到,两种电池在超过最大输出功率点后曲线变化差距较大.晶硅电池的输出电流在超过最大输出功率点后会很快下降到零,曲线陡直；而非晶硅电池的输出电流经过一段较长的距离后才下降到零,曲线较为平缓.两种电池的Vm分别大约相当于其开路电压的83%和74%.
当光强逐渐变小时,太阳电池的短路电流和开路电压都会随之强降低.当然,短路电流减小得比较快,开路电压降低得比较慢.
在蓄电池做太阳电池阵列负载的情况下,当太阳电池阵列的有效输出电压小于蓄电池的端电压时,蓄电池就不能够被充电.当光强逐渐变小时,晶硅电池先不满足充电条件,而非晶硅电池由于较大的电压差,到光线很暗时才不充电,有效的增加了利用太阳光的时间.所以,非晶硅电池会比晶硅电池多产生一些电力.
4、更优异的高温性能
在户外较高的环境温度下,非晶硅太阳电池性能会发生变化,取决于当时的温度,光谱以及其他相关因素.但可以肯定的是：非晶硅较之单晶硅或多晶硅更不易受温度影响.
非晶硅太阳电池比单晶硅、多晶硅电池具有相对小的温度系数非晶硅太阳电池最佳输出功率Pm的温度系数约为-0.19%,而单晶硅、多晶硅电池最佳输出功率Pm的温度系数约为-0.5%,当电池的工作温度升高时,两种电池都会出现Pm下降的情况,但下降幅度是不同的.它们都可以用下面公式进行计算.
Pmeffec.= Pm×[1+a（T -25℃）]
其中：
Pmeffec.--为电池组件在T温度工作时(AM1.5,1000瓦/平方米)的最大输出功率Pm--为电池组件在25℃,标准测试条件下(AM1.5,1000瓦/平方米)的最大输出功率a ---- 为电池组件的功率温度系数举例来说,如果两种电池组件都在60℃的温度下工作,将它们的温度系数代入上式,则晶硅电池与非晶硅电池的最大功率衰退情况分别为：
晶硅电池：Pmefeic./ Pm = 82.5%
非晶硅电池：Pmefeic./ Pm = 93.35%
也就是说,如果两种电池的Pm都是1000瓦,它们都在60℃下工作,这时晶硅电池的Pm降到825瓦,非晶硅电池的Pm降到933.5瓦.非晶硅电池多发电108.5瓦,相当于多发电13.2%.