
拉萨山顿蓄电池代理
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山顿蓄电池的结构图
其它薄膜型中较值得一提的是晒化铜铟薄膜型太阳能电池,因它有非晶硅薄膜型太阳能电池所不能达到的高效率与可靠度。就效率而言,它在很小的单位面积上已经可达到16%以上,且没有可靠度方面的问题,但由于其量产技术尚未完全成熟,特别在大面积基板上形成的场合中,各元素比例的均一性等问题,都是今后发展研究的课题。
图11 太阳能电池的输出特性
太阳能电池数组(Array)是由许多小单位的模块经由并联或是串联组合所组成;模块串联组合可以提高太阳光电能发电系统的最高输出直流电压;模块并联组合可以提高太阳光电能发电系统的最高输出直流电流,而串联或并联模块可以交替使用以便得到期望的输出直流电压或直流电流值。由于太阳能电池的制造过程较为复杂,会造成每一太阳能电池模块的特性不完全一致,再加上环境的因素,例如:周围环境、灰尘、云层的阻碍、建筑物造成的阴影等等,使得每一个相同模块所产生的电压、电流都不尽相同,而会造成某些模块成为其它模块的负载的情况发生,在这个情况下因为能量的消耗会使得模块温度上升,而当太阳模块内部温度超过 75℃~85℃时即有可能会造成模块的损坏,或当太阳能数组装设的地点有被建筑物挡到时,造成阴影覆盖在太阳能模块上而造成该模块无法与其它模块产生相同的电压、电流时。在太阳数组中有模块损坏时或模块被阴影挡到时,所有的电压会全部落在这个模块上,为了要解决上述的情况,就在每一个模块并联一个旁路二极管(Bypass Diode),如图11所示,如此便可提供每一模块一个能量散逸的低阻抗路径,克服了多个模块连接时的问题。
图12 太阳能电池的模组连接方式
山顿蓄电池的电气特性
如前面图3 所示,太阳能电池在理想状态时,可用式(3)来表示其I-V 关系式:
式(3)
其中
I sc : 某日照量下太阳能电池的短路电流
I s : 等效二极管的反向饱和电流
n : 理想参数值,一般介于1~2 的间
图10 为太阳能电池实际的等效电路,可用式(4)
来表示其 I pv ? V pv 关系式:
(4)
其中
Rs: 硅内部电阻与电极电阻等的串联等效电阻
Rsh : 各种原因所造成而呈现接面不完全的并联电阻
此外,在式(4)中的sI 表示太阳能电池中的反向饱和电流,同时也是温度的函数,其数学关系式可以表示如下:
式(5)
其中
Tr : 太阳能电池的参考温度(oK)
Isi : 太阳能电池在温度Tr时的反向饱和电流
EGap: 半导体材料跨越能隙时所需的能量
q : 电荷量(1.6×10-19)
由式(5)可知,在定电流源I sc 所产生的电流,有一部份会在太阳能电池中的二极管中消耗掉。
一般在讨论太阳能电池实际等效电路时,可由忽略Rs或Rsh的情况,做以下两种的探讨:
1. 当日照强度很低时,太阳能电池的泄漏电流Vd/Rsh 与二极体电流I d 的大小相当,因此太阳能电池输出电流受shR的影响较R s 的影响大许多,故可将式(4)改写为:
式(6)
2. 若日照强度很高时,二极管电流I d 远大于泄漏电流V d/ R sh ,则此时R sh 的影响很小, R s便成为影响太阳能电池输出得主要原因,因此式(4)可简化为:
式(7)
太阳能电池的等效电路中的内部串联电组R s与并联电阻R sh为影响太阳能电池输出特性的最主要因素。R s与R sh对输出特性有不同的影响,其中R s越大则短路电流会越小,但几乎不会对开路电压造成影响;而R sh越大则开路电压会越小,但并不会影响到短路电流。在发电效率上,由于正常操作条件下,太阳能电池的输出电压与电流变化中,似乎输出电流对输出功率的影响程度会较大,加上影响开路电压的因素除了R sh外还包括二极管的电流值,因此R s对太阳能电池发电效率影响较为明显,而R sh的影响则比较不明显。在结晶硅太阳能电池中,Rs每增加一奥姆约使发电效率降低1%,而一般结晶硅太阳能电池的R s约在0.6Ω左右。

图10 实际状态时的等效电路
由式子(7)可知I sc 和I s的大小值与太阳能电池的整个结构相当有关,例如:太阳能电池的几何形状、制造过程都是影响的因素。在I pv ? Vpv 的特性曲线中,要特别注意下列几点:在短路情况下( V pv =0 ),这时所有产生的电流全都流向外加的短路负载而不会流经过二极管,此时短路电流I pv 几乎等于光照下所产生的电流I sc;当处于开路情况时(I pv =0),光照下所产生的电流完全流经二极管,此时开路电压V oc 为:
式(8)
利用式子(7)可画出太阳能电池的Ipv ? Vpv 及V pv ? P pv 等特性曲线,如图11 所示,由图可知太阳能电池的输出曲线为非线性且为温度与日照强度的函数,每一条曲线中各点所能画出的最大矩形面积则是I pv 与V pv 的最大乘积值称为最大功率点,定义为Pmax,为在该日照强度下,它所能输出功率的最大值。而太阳能电池的填充因子(Fill Factor:F.F)及转换效率ηs,分别定义为:

其中P in 为单位面积入射光功率,就是所谓的日照强度(Irradiation)。
在白天时太阳能电池会对蓄电池组进行充电的动作,若是太阳能电池在夜晚时或没有足够亮光时,其输出电压会低于蓄电池电压。此时,太阳能电池的特性表现就如同一般的二极管,而如蓄电池组有放电动作的话,电流将会从蓄电池倒流入太阳能电池,造成太阳能电池的损坏。为防止此发生,其最简单解决方式便是在太阳能电池与蓄电池组的间加入一阻隔二极管(Blocking Diode),如图12所示。但此二极管于正向偏压时会有压降产生,并使得成本提高这是在设计方面应该有所注意的。目前市售二极管的偏压,如图13所示,硅二极管为0.6~0.7V,Schottky二极管为0.2~0.3V,Ge二极管为0.1~0.3V。以Ge二极管而言,虽然电压降很小,但逆电流大,实际上很少使用。因此充电电压高时,用低成本的硅二极管,而充电电压低时,以成本稍高且压降小的Schottky二极管最好。
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