Μονάδα ηλιακών κυψελών

Γενικά, η μονάδα ηλιακής κυψέλης αποτελείται από πέντε στρώματα από πάνω προς τα κάτω, συμπεριλαμβανομένου του φωτοβολταϊκού γυαλιού, της αυτοκόλλητης μεμβράνης συσκευασίας, του τσιπ κυψέλης, της αυτοκόλλητης μεμβράνης συσκευασίας και του πίσω επιπέδου:

(1) Φωτοβολταϊκό γυαλί

Λόγω της κακής μηχανικής αντοχής του μονού ηλιακού φωτοβολταϊκού στοιχείου, είναι εύκολο να σπάσει.Η υγρασία και το διαβρωτικό αέριο στον αέρα θα οξειδωθούν σταδιακά και θα σκουριάσουν το ηλεκτρόδιο και δεν θα αντέξουν τις σκληρές συνθήκες της υπαίθριας εργασίας.Ταυτόχρονα, η τάση λειτουργίας των μεμονωμένων φωτοβολταϊκών κυψελών είναι συνήθως μικρή, γεγονός που δύσκολα μπορεί να καλύψει τις ανάγκες του γενικού ηλεκτρολογικού εξοπλισμού.Ως εκ τούτου, τα ηλιακά κύτταρα συνήθως σφραγίζονται μεταξύ ενός πάνελ συσκευασίας και ενός backplane με φιλμ EVA για να σχηματίσουν μια αδιαίρετη φωτοβολταϊκή μονάδα με συσκευασία και εσωτερική σύνδεση που μπορεί να παρέχει ανεξάρτητα έξοδο DC.Αρκετές φωτοβολταϊκές μονάδες, μετατροπείς και άλλα ηλεκτρικά εξαρτήματα αποτελούν το φωτοβολταϊκό σύστημα παραγωγής ενέργειας.

Αφού επικαλυφθεί το φωτοβολταϊκό γυαλί που καλύπτει τη φωτοβολταϊκή μονάδα, μπορεί να εξασφαλίσει υψηλότερη διαπερατότητα φωτός, έτσι ώστε το ηλιακό στοιχείο να μπορεί να παράγει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια.Ταυτόχρονα, το σκληρυμένο φωτοβολταϊκό γυαλί έχει μεγαλύτερη αντοχή, γεγονός που μπορεί να κάνει τις ηλιακές κυψέλες να αντέχουν μεγαλύτερη πίεση ανέμου και μεγαλύτερη ημερήσια διαφορά θερμοκρασίας.Επομένως, το φωτοβολταϊκό γυαλί είναι ένα από τα απαραίτητα αξεσουάρ των φωτοβολταϊκών μονάδων.

Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα χωρίζονται κυρίως σε κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου και κυψέλες λεπτής μεμβράνης.Το φωτοβολταϊκό γυαλί που χρησιμοποιείται για κυψέλες κρυσταλλικού πυριτίου υιοθετεί κυρίως τη μέθοδο calendering και το φωτοβολταϊκό γυαλί που χρησιμοποιείται για κύτταρα λεπτής μεμβράνης υιοθετεί κυρίως τη μέθοδο float.

(2) Συγκολλητική μεμβράνη στεγανοποίησης (EVA)

Η αυτοκόλλητη μεμβράνη συσκευασίας ηλιακών κυψελών βρίσκεται στη μέση της μονάδας ηλιακής κυψέλης, η οποία τυλίγει το φύλλο κυψέλης και συνδέεται με το γυαλί και την πίσω πλάκα.Οι κύριες λειτουργίες του αυτοκόλλητου φιλμ συσκευασίας ηλιακών κυψελών περιλαμβάνουν: την παροχή δομικής υποστήριξης για τον εξοπλισμό της γραμμής ηλιακών κυττάρων, την παροχή μέγιστης οπτικής σύζευξης μεταξύ της κυψέλης και της ηλιακής ακτινοβολίας, την φυσική απομόνωση της κυψέλης και της γραμμής και τη μεταφορά της θερμότητας που παράγεται από την κυψέλη. κ.λπ. Ως εκ τούτου, τα προϊόντα μεμβράνης συσκευασίας πρέπει να έχουν υψηλό φράγμα υδρατμών, υψηλή διαπερατότητα ορατού φωτός, υψηλή αντίσταση όγκου, αντοχή στις καιρικές συνθήκες και απόδοση κατά του PID.

Προς το παρόν, το αυτοκόλλητο φιλμ EVA είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο συγκολλητικό φιλμ για τη συσκευασία ηλιακών κυττάρων.Από το 2018, το μερίδιο αγοράς της είναι περίπου 90%.Έχει περισσότερα από 20 χρόνια ιστορίας εφαρμογών, με ισορροπημένη απόδοση προϊόντος και απόδοση υψηλού κόστους.Η αυτοκόλλητη μεμβράνη POE είναι ένα άλλο ευρέως χρησιμοποιούμενο συγκολλητικό φιλμ φωτοβολταϊκών συσκευασιών.Από το 2018, το μερίδιο αγοράς του είναι περίπου 9% 5. Αυτό το προϊόν είναι ένα συμπολυμερές οκτενίου αιθυλενίου, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συσκευασία ηλιακών μονάδων από μονό γυαλί και διπλό γυαλί, ειδικά σε μονάδες διπλού γυαλιού.Η αυτοκόλλητη μεμβράνη POE έχει εξαιρετικά χαρακτηριστικά όπως υψηλό ποσοστό φραγμού υδρατμών, υψηλή διαπερατότητα ορατού φωτός, υψηλή αντίσταση όγκου, εξαιρετική αντοχή στις καιρικές συνθήκες και μακροχρόνια απόδοση κατά του PID.Επιπλέον, η μοναδική υψηλή ανακλαστική απόδοση αυτού του προϊόντος μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματική χρήση του ηλιακού φωτός για τη μονάδα, να βοηθήσει στην αύξηση της ισχύος της μονάδας και μπορεί να λύσει το πρόβλημα της υπερχείλισης λευκής αυτοκόλλητης μεμβράνης μετά την πλαστικοποίηση της μονάδας.

(3) Τσιπ μπαταρίας

Το ηλιακό στοιχείο πυριτίου είναι μια τυπική συσκευή δύο τερματικών.Οι δύο ακροδέκτες βρίσκονται αντίστοιχα στην επιφάνεια λήψης φωτός και στην επιφάνεια οπίσθιου φωτισμού του τσιπ πυριτίου.

Η αρχή της παραγωγής ενέργειας από φωτοβολταϊκά: Όταν ένα φωτόνιο λάμπει σε ένα μέταλλο, η ενέργειά του μπορεί να απορροφηθεί πλήρως από ένα ηλεκτρόνιο στο μέταλλο.Η ενέργεια που απορροφάται από το ηλεκτρόνιο είναι αρκετά μεγάλη ώστε να υπερνικήσει τη δύναμη Coulomb μέσα στο άτομο του μετάλλου και να κάνει εργασία, να ξεφύγει από την επιφάνεια του μετάλλου και να γίνει φωτοηλεκτρόνιο.Το άτομο πυριτίου έχει τέσσερα εξωτερικά ηλεκτρόνια.Εάν το καθαρό πυρίτιο είναι ντοπαρισμένο με άτομα με πέντε εξωτερικά ηλεκτρόνια, όπως άτομα φωσφόρου, γίνεται ημιαγωγός τύπου Ν.Εάν το καθαρό πυρίτιο είναι ντοπαρισμένο με άτομα με τρία εξωτερικά ηλεκτρόνια, όπως άτομα βορίου, σχηματίζεται ένας ημιαγωγός τύπου Ρ.Όταν ο τύπος P και ο τύπος N συνδυάζονται, η επιφάνεια επαφής θα σχηματίσει μια διαφορά δυναμικού και θα γίνει ηλιακή κυψέλη.Όταν το ηλιακό φως λάμπει στη διασταύρωση PN, το ρεύμα ρέει από την πλευρά τύπου P στην πλευρά τύπου N, σχηματίζοντας ρεύμα.

Σύμφωνα με τα διαφορετικά υλικά που χρησιμοποιούνται, τα ηλιακά κύτταρα μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες: η πρώτη κατηγορία είναι τα ηλιακά κύτταρα κρυσταλλικού πυριτίου, συμπεριλαμβανομένου του μονοκρυσταλλικού πυριτίου και του πολυκρυσταλλικού πυριτίου.Η έρευνα και η ανάπτυξή τους και η εφαρμογή τους στην αγορά είναι σχετικά εις βάθος και η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής τους είναι υψηλή, καταλαμβάνοντας το κύριο μερίδιο αγοράς του τρέχοντος τσιπ μπαταρίας.Η δεύτερη κατηγορία είναι τα ηλιακά κύτταρα λεπτής μεμβράνης, συμπεριλαμβανομένων μεμβρανών με βάση το πυρίτιο, ενώσεων και οργανικών υλικών.Ωστόσο, λόγω της σπανιότητας ή της τοξικότητας των πρώτων υλών, της χαμηλής απόδοσης μετατροπής, της κακής σταθερότητας και άλλων ελλείψεων, χρησιμοποιούνται σπάνια στην αγορά.Η τρίτη κατηγορία είναι οι νέες ηλιακές κυψέλες, συμπεριλαμβανομένων των πλαστικοποιημένων ηλιακών κυψελών, οι οποίες βρίσκονται επί του παρόντος σε στάδιο έρευνας και ανάπτυξης και η τεχνολογία δεν είναι ακόμη ώριμη.

Οι κύριες πρώτες ύλες των ηλιακών κυψελών είναι το πολυπυρίτιο (το οποίο μπορεί να παράγει μονοκρυσταλλικές ράβδους πυριτίου, πλινθώματα πολυπυριτίου κ.λπ.).Η παραγωγική διαδικασία περιλαμβάνει κυρίως: καθαρισμό και συσσώρευση, διάχυση, χάραξη άκρων, αποφωσφορισμένο γυαλί πυριτίου, PECVD, μεταξοτυπία, πυροσυσσωμάτωση, δοκιμή κ.λπ.

Η διαφορά και η σχέση μεταξύ μονοκρύσταλλου και πολυκρυσταλλικού φωτοβολταϊκού πάνελ επεκτείνονται εδώ

Το μονοκρύσταλλο και το πολυκρυσταλλικό είναι δύο τεχνικές οδοί της ηλιακής ενέργειας από κρυσταλλικό πυρίτιο.Εάν το μονοκρύσταλλο συγκρίνεται με μια πλήρη πέτρα, η πολυκρυσταλλική είναι μια πέτρα κατασκευασμένη από θρυμματισμένες πέτρες.Λόγω των διαφορετικών φυσικών ιδιοτήτων, η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής ενός κρυστάλλου είναι υψηλότερη από αυτή του πολυκρυστάλλου, αλλά το κόστος του πολυκρυστάλλου είναι σχετικά χαμηλό.

Η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής των ηλιακών κυψελών μονοκρυσταλλικού πυριτίου είναι περίπου 18%, και η υψηλότερη είναι 24%.Αυτή είναι η υψηλότερη απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής από όλα τα είδη ηλιακών κυψελών, αλλά το κόστος παραγωγής είναι υψηλό.Επειδή το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο είναι γενικά συσκευασμένο με σκληρυμένο γυαλί και αδιάβροχη ρητίνη, είναι ανθεκτικό και έχει διάρκεια ζωής 25 χρόνια.

Η διαδικασία παραγωγής ηλιακών κυψελών πολυκρυσταλλικού πυριτίου είναι παρόμοια με εκείνη των ηλιακών κυψελών μονοκρυσταλλικού πυριτίου, αλλά η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής των ηλιακών κυψελών πολυκρυσταλλικού πυριτίου πρέπει να μειωθεί πολύ και η απόδοση φωτοηλεκτρικής μετατροπής είναι περίπου 16%.Όσον αφορά το κόστος παραγωγής, είναι φθηνότερο από τα ηλιακά κύτταρα μονοκρυσταλλικού πυριτίου.Τα υλικά είναι εύκολα στην κατασκευή, εξοικονομώντας κατανάλωση ενέργειας και το συνολικό κόστος παραγωγής είναι χαμηλό.

Σχέση μονοκρυστάλλου και πολυκρυστάλλου: το πολυκρύσταλλο είναι ένας μονοκρύσταλλος με ελαττώματα.

Με την άνοδο των ηλεκτρονικών προσφορών χωρίς επιδοτήσεις και την αυξανόμενη σπανιότητα εγκατεστημένων πόρων γης, η ζήτηση για αποδοτικά προϊόντα στην παγκόσμια αγορά αυξάνεται.Η προσοχή των επενδυτών έχει επίσης μετατοπιστεί από την προηγούμενη βιασύνη στην αρχική πηγή, δηλαδή στις επιδόσεις παραγωγής ενέργειας και τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία του ίδιου του έργου, που είναι το κλειδί για τα μελλοντικά έσοδα του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής.Σε αυτό το στάδιο, η πολυκρυσταλλική τεχνολογία εξακολουθεί να έχει πλεονεκτήματα στο κόστος, αλλά η απόδοσή της είναι σχετικά χαμηλή.

Υπάρχουν πολλοί λόγοι για την αργή ανάπτυξη της πολυκρυσταλλικής τεχνολογίας: αφενός, το κόστος έρευνας και ανάπτυξης παραμένει υψηλό, γεγονός που οδηγεί στο υψηλό κόστος κατασκευής των νέων διεργασιών.Από την άλλη πλευρά, η τιμή του εξοπλισμού είναι εξαιρετικά ακριβή.Ωστόσο, παρόλο που η απόδοση παραγωγής ενέργειας και η απόδοση των αποδοτικών μονοκρυστάλλων είναι πέρα ​​από την εμβέλεια των πολυκρυστάλλων και των συνηθισμένων μονοκρυστάλλων, ορισμένοι ευαίσθητοι ως προς τις τιμές πελάτες θα εξακολουθούν να «αδυνατούν να ανταγωνιστούν» κατά την επιλογή.

Προς το παρόν, η αποτελεσματική τεχνολογία μονοκρυστάλλου έχει επιτύχει μια καλή ισορροπία μεταξύ απόδοσης και κόστους.Ο όγκος πωλήσεων μονοκρύσταλλου κατέχει ηγετική θέση στην αγορά.

(4) Backplane

Το ηλιακό backplane είναι ένα φωτοβολταϊκό υλικό συσκευασίας που βρίσκεται στο πίσω μέρος της μονάδας ηλιακής κυψέλης.Χρησιμοποιείται κυρίως για την προστασία της μονάδας ηλιακής κυψέλης στο εξωτερικό περιβάλλον, την αντίσταση στη διάβρωση περιβαλλοντικών παραγόντων όπως το φως, η υγρασία και η θερμότητα στο φιλμ συσκευασίας, τα τσιπ κυψελών και άλλα υλικά και παίζει ρόλο προστασίας μόνωσης ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες.Δεδομένου ότι το backplane βρίσκεται στο πιο εξωτερικό στρώμα στο πίσω μέρος της φωτοβολταϊκής μονάδας και έρχεται σε άμεση επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον, πρέπει να έχει εξαιρετική αντοχή σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία, αντίσταση στη γήρανση του περιβάλλοντος, φράγμα υδρατμών, ηλεκτρική μόνωση και άλλα ιδιότητες για να καλύψει τη διάρκεια ζωής των 25 ετών της μονάδας ηλιακής κυψέλης.Με τη συνεχή βελτίωση των απαιτήσεων απόδοσης παραγωγής ενέργειας της βιομηχανίας φωτοβολταϊκών, ορισμένα προϊόντα ηλιακών πλαισίων υψηλής απόδοσης έχουν επίσης υψηλή ανακλαστικότητα φωτός για τη βελτίωση της απόδοσης φωτοηλεκτρικής μετατροπής των ηλιακών μονάδων.

Σύμφωνα με την ταξινόμηση των υλικών, το backplane χωρίζεται κυρίως σε οργανικά πολυμερή και ανόργανες ουσίες.Το ηλιακό οπίσθιο επίπεδο αναφέρεται συνήθως σε οργανικά πολυμερή και οι ανόργανες ουσίες είναι κυρίως γυαλί.Σύμφωνα με τη διαδικασία παραγωγής, υπάρχουν κυρίως σύνθετος τύπος, τύπος επίστρωσης και τύπος συνεξώθησης.Επί του παρόντος, το σύνθετο backplane αντιπροσωπεύει περισσότερο από το 78% της αγοράς backplane.Λόγω της αυξανόμενης εφαρμογής εξαρτημάτων διπλού γυαλιού, το μερίδιο αγοράς των γυάλινων πλαισίων πλάτης υπερβαίνει το 12%, και αυτό των επικαλυμμένων πλαισίων πλάτης και άλλων δομικών πλαισίων είναι περίπου 10%.

Οι πρώτες ύλες του ηλιακού πλακιδίου περιλαμβάνουν κυρίως φιλμ βάσης PET, υλικό φθορίου και κόλλα.Το φιλμ βάσης PET παρέχει κυρίως μόνωση και μηχανικές ιδιότητες, αλλά η αντοχή του στις καιρικές συνθήκες είναι σχετικά κακή.Τα υλικά φθορίου χωρίζονται κυρίως σε δύο μορφές: φιλμ φθορίου και ρητίνη που περιέχει φθόριο, τα οποία παρέχουν μόνωση, αντοχή στις καιρικές συνθήκες και ιδιότητα φραγμού.Η κόλλα αποτελείται κυρίως από συνθετική ρητίνη, σκληρυντικό παράγοντα, λειτουργικά πρόσθετα και άλλες χημικές ουσίες.Χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση μεμβράνης βάσης PET και φιλμ φθορίου σε σύνθετο backplane.Επί του παρόντος, τα backplane των μονάδων ηλιακών κυψελών υψηλής ποιότητας χρησιμοποιούν βασικά υλικά φθορίου για την προστασία του φιλμ βάσης PET.Η μόνη διαφορά είναι ότι η μορφή και η σύνθεση των φθοριούχων υλικών που χρησιμοποιούνται είναι διαφορετικές.Το υλικό φθορίου αναμειγνύεται στο φιλμ βάσης PET με κόλλα με τη μορφή φιλμ φθορίου, το οποίο είναι ένα σύνθετο οπίσθιο επίπεδο.Επικαλύπτεται απευθείας σε μεμβράνη βάσης PET με τη μορφή ρητίνης που περιέχει φθόριο μέσω ειδικής διαδικασίας, η οποία ονομάζεται επικαλυμμένο backplane.

Σε γενικές γραμμές, το σύνθετο πίσω επίπεδο έχει ανώτερη συνολική απόδοση λόγω της ακεραιότητας του φιλμ φθορίου του.Το επικαλυμμένο πίσω επίπεδο έχει ένα πλεονέκτημα τιμής λόγω του χαμηλού κόστους υλικού του.

Κύριοι τύποι σύνθετων πλαισίων πλάτης

Το σύνθετο ηλιακό οπίσθιο επίπεδο μπορεί να χωριστεί σε πίσω επίπεδο μεμβράνης φθορίου διπλής όψης, πίσω επίπεδο μεμβράνης φθορίου μονής όψης και πίσω επίπεδο χωρίς φθόριο ανάλογα με την περιεκτικότητα σε φθόριο.Λόγω της αντίστοιχης αντοχής τους στις καιρικές συνθήκες και άλλων χαρακτηριστικών, είναι κατάλληλα για διαφορετικά περιβάλλοντα.Σε γενικές γραμμές, η αντίσταση στις καιρικές συνθήκες στο περιβάλλον ακολουθείται από πίσω επίπεδο μεμβράνης φθορίου διπλής όψης, πίσω επίπεδο μεμβράνης φθορίου μονής όψης και πίσω επίπεδο χωρίς φθόριο και οι τιμές τους γενικά μειώνονται με τη σειρά τους.

Σημείωση: (1) Η μεμβράνη PVF (μονοφθοριωμένη ρητίνη) εξωθείται από συμπολυμερές PVF.Αυτή η διαδικασία σχηματισμού διασφαλίζει ότι το διακοσμητικό στρώμα PVF είναι συμπαγές και απαλλαγμένο από ελαττώματα όπως τρύπες και ρωγμές που εμφανίζονται συχνά κατά τον ψεκασμό επίστρωσης PVDF (διφθοριωμένη ρητίνη) ή την επίστρωση κυλίνδρων.Επομένως, η μόνωση του διακοσμητικού στρώματος μεμβράνης PVF είναι ανώτερη από την επίστρωση PVDF.Το υλικό κάλυψης μεμβράνης PVF μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε χώρους με χειρότερο περιβάλλον διάβρωσης.

(2) Στη διαδικασία κατασκευής φιλμ PVF, η διάταξη εξώθησης του μοριακού πλέγματος κατά μήκος των διαμήκων και εγκάρσιων κατευθύνσεων ενισχύει σημαντικά τη φυσική του αντοχή, επομένως το φιλμ PVF έχει μεγαλύτερη σκληρότητα.

(3) Η ταινία PVF έχει ισχυρότερη αντοχή στη φθορά και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

(4) Η επιφάνεια της εξωθημένης μεμβράνης PVF είναι λεία και λεπτή, χωρίς ρίγες, φλούδα πορτοκαλιού, μικρορυτίδες και άλλα ελαττώματα που παράγονται στην επιφάνεια κατά την επίστρωση με ρολό ή τον ψεκασμό.

Ισχύοντα σενάρια

Λόγω της ανώτερης αντοχής του στις καιρικές συνθήκες, το σύνθετο πίσω επίπεδο μεμβράνης φθορίου διπλής όψης μπορεί να αντέξει σε σοβαρά περιβάλλοντα όπως κρύο, υψηλή θερμοκρασία, άνεμος και άμμος, βροχή κ.λπ., και συνήθως χρησιμοποιείται ευρέως σε οροπέδιο, έρημο, Gobi και άλλες περιοχές.Το σύνθετο backplane μεμβράνης φθορίου μονής όψης είναι ένα προϊόν μείωσης κόστους του σύνθετου πλάτη με φιλμ φθορίου διπλής όψης.Σε σύγκριση με το σύνθετο πίσω επίπεδο μεμβράνης φθορίου διπλής όψης, το εσωτερικό του στρώμα έχει κακή αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία και απαγωγή θερμότητας, η οποία εφαρμόζεται κυρίως σε στέγες και περιοχές με μέτρια υπεριώδη ακτινοβολία.

6, Φ/Β μετατροπέας

Στη διαδικασία παραγωγής ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας, η ισχύς που παράγεται από τις φωτοβολταϊκές συστοιχίες είναι συνεχής ρεύμα, αλλά πολλά φορτία χρειάζονται εναλλασσόμενο ρεύμα.Το σύστημα τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος έχει μεγάλους περιορισμούς, κάτι που δεν είναι βολικό για μετασχηματισμό τάσης και το πεδίο εφαρμογής του φορτίου είναι επίσης περιορισμένο.Εκτός από ειδικά ηλεκτρικά φορτία, οι μετατροπείς απαιτούνται για τη μετατροπή της ισχύος συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα.Ο φωτοβολταϊκός μετατροπέας είναι η καρδιά του ηλιακού φωτοβολταϊκού συστήματος παραγωγής ενέργειας.Μετατρέπει την ισχύ συνεχούς ρεύματος που παράγεται από το φωτοβολταϊκό σύστημα παραγωγής ενέργειας στην ισχύ εναλλασσόμενου ρεύματος που απαιτείται από τη ζωή μέσω της τεχνολογίας ηλεκτρονικής μετατροπής ισχύος και είναι ένα από τα πιο σημαντικά βασικά στοιχεία του φωτοβολταϊκού σταθμού.


Ώρα δημοσίευσης: Δεκ-26-2022