




太阳能电池只有一部分是 N 型。另一部分硅掺杂的是硼,硼的外电子层只有三个而不是四个电子,这样可得到 P 型硅。但是,分布式光伏发电的能量密度相对较低,每平方米分布式光伏发电系统的功率仅约100瓦,再加上适合安装光伏组件的建筑屋顶面积有限,不能从根本上解决用电紧张问题。 P 型硅中没有自由电子(“ p ”表示正电),但是有自由空穴。空穴实际是电子离开造成的,因此它们带有相反(正)的电荷。它们像电子一样四处移动。
在将 N 型硅与 P 型硅放到一起时,有趣的情形发生了。切记,每块光伏电池至少有一个电场。光伏汇流采集装置光伏汇流采集装置是专门应用于智能光伏汇流箱,用于监测光电池阵列中电池板运行状态的装置。没有电场,电池就无法工作,而此电场是在 N 型硅和 P 型硅接触的时候形成的。突然, N 侧的自由电子(它们一直在寻找空穴来安身)看到了 P 侧的所有空穴,然后便疯狂地奔向空穴,将空穴填满。
以前,从电的角度来看,我们所用的硅都是中性的。多余的电子被磷中多余的质子所中和。缺失电子(空穴)由硼中缺失质子所中和。直击雷是指直接落到光伏方阵、直流配电系统、电气设备及其配线等处,以及近旁周围的雷击。当空穴和电子在 N 型硅和 P 型硅的交界处混合时,中性就被***了。所有自由电子会填充所有空穴吗?不会。如果是这样,那么整个准备工作就没有什么意义了。不过,在交界处,它们确实会混合形成一道屏障,使得 N 侧的电子越来越难以抵达 P 侧。终会达到平衡状态,这样我们就有了一个将两侧分开的电场。
这个电场相当于一个 二极管 ,允许(甚至推动)电子从 P 侧流向 N 侧,而不是相反。它就像一座山 —— 电子可以轻松地滑下山头(到达 N 侧),却不能向上攀升(到达 P 侧)。
这样,我们就得到了一个作用相当于二极管的电场,其中的电子只能向一个方向运动。让我们来看一下在太阳光照射电池时会发生什么。
光可分为不同波长,我们可以通过彩虹看出这一点。由于射到电池的光的光子能量范围很广,因此有些光子没有足够的能量来形成电子空穴对。它们只是穿过电池,就像电池是透明的一样。今天我们说说雷电,可能有读者会疑问,现在正值初春,哪来的雷电啊。但其他一些光子的能量却很强。只有达到一定的能量 —— 单位为电子伏特( eV ),由电池材料(对于晶体硅,约为 1.1eV )决定 —— 才能使电子逸出。我们将这个能量值称为材料的带隙能量。如果光子的能量比所需的能量多,则多余的能量会损失掉(除非光子的能量是所需能量的两倍,并且可以创建多组电子空穴对,但这种效应并不重要)。仅这两种效应就会造成电池中 70% 左右的辐射能损失。
为何我们不选择一种带隙很低的材料,以便利用更多的光子?遗憾的是,带隙还决定了电场强度(电压),如果带隙过低,那么在增大电流(通过吸收更多电子)的同时,也会损失一定的电压。请记住,功率是电压和电流的乘积。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响,同时减少了光伏组件点与逆变器不匹配的情况,从而增加了发电量。带隙能量必须能平衡这两种效应,对于由单一材料制成的电池,这个值约为 1.4 电子伏特。
太阳能电池阵列设计步骤 1. 计算负载 24h 消耗容量 P 。
P=H/V
V—— 负载额定电源
2. 选定每天 日照 时数 T(H) 。
3. 计算太阳能阵列工作电流。研究方向是运用空间矢量的调制控制,以及开发新的逆变器的拓扑连接,以获得部分负载情况下的高的效率。
IP=P(1 Q)/T
Q—— 按阴雨期富余系数, Q=0.21 ~ 1.00
4. 确定蓄电池浮充电压 VF 。
镉镍 (GN) 和铅酸 (CS) 蓄电池的单体浮充电压分别为 1.4 ~ 1.6V 和 2.2V 。
5. 太阳能电池 温度补偿 电压 VT 。
VT=2.1/430(T-25)VF
6. 计算太阳能电池阵列工作电压 VP 。
VP=VF VD VT
其中 VD=0.5 ~ 0.7
约等于 VF
7. 太阳电池阵列输出功率 WP 平板式太阳能电板。
WP=IP×UP
8. 根据 VP 、 WP 在硅电池平板组合系列表格,确定标准规格的串联块数和并联组数。