非、單晶硅太陽能電池組件比功率發電量對比研究

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電量對比研究

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電量，分析兩者在太陽能發電功效上的具體差異。

太陽能電池；非晶硅；單晶硅

太陽能具有環保、可再生等特性，是綠色環保理念下的理想能源。現階段，我國作為能源消耗量極大的國家，已陸續興建了多座太陽能光伏系統，并加大了對太陽能發電的重視與投入。太陽能電池組件是影響太陽能發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，但相關研究顯示不同類型的電池組件的發電效能存在一定差別。基于此，本文就試圖通過實驗對非、單晶硅電池組件的發電效能進行比較，具體如下。

1 非、單晶硅太陽能電池的相關概述

1.1 單晶硅太陽能電池

此種太陽能電池是目前光伏發電的主流電池類型，其轉換率高，技術成熟，能夠在電池單位面積上得到較為穩定的發電效能。光電轉換率較高，通常可達15-18%，最高甚至超過20%。但需要注意的是，因為單晶硅電池具有強光發電的特性，在設計時需要考慮和陽光的合理設計角度，才能得到更高的光電轉換效率，同時如果遮擋住了電池的一部分，還可能產生孤島效應。因上述原因，也就導致了此種太陽能電池的布局以及裝設總面積都有一定的限制。同時此類電池對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準，成本難以降低。即便存在一定的弊端，但因其較高的光電轉換率，總體來看還是具有較為顯著的應用價值。

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外形成一層薄膜。有效改善了薄膜特性，強化各層的界面狀態，提升穩定性，且制備成本低，能夠實現規模化生產。此種太陽能電池的弱光發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。同時也不會產生孤島效應、電流反偏等問題，但發電效率、光電轉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，那么光電轉換率將會更低。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電效能方面各具優劣，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電效能，就需要對此展開進一步研究。

2 非、單晶硅太陽能電池組件比功率發電量對比實驗

傳統意義上的發電效能主要以額定輸出功率作為評價指標，但光照條件是不斷變化的，相應的太陽能電池輸出功率也不穩定，因此通過這一指標難以全面反映出真實的發電效能。而從發電用戶的角度來看，人們更關心的是戶外條件中電池組件在一段時間的比功率發電量，也就是在一段期間內電池在戶外各種光照條件下的發電總量和電池額定功率的比值。與傳統的額定輸出功率相比，這一指標強調了戶外不同情況的光照條件，使評價更為客觀、全面。因此，本次研究就從比功率發電量的角度，通過實驗分別在陰雨天與晴天的氣候條件下，對兩種電池組件的比功率發電量進行測定并比較，以此明確不同類型電池組件發電效能的情況以及兩者差異，具體如下。

2.1 實驗原理及公式依據

比額定功率指的是在一段期間內電池在戶外各種光照條件下的發電總量和電池額定功率的比值，不同于額定輸出功率，這一指標強調了戶外不同情況的光照條件，對發電效能的評價效果更為客觀、全面。根據比額定功率的定義，即日發電量與額定功率的比值得到比額定功率發電量Y的計算公式（1）與發電總量（Q）的計算公式（2）。

比額定功率發變量公式1中Pm為電池額定功率，Qd為日發電量，Uday為日電壓，Um為最大功率點的電壓，Im為最大功率點的電流，t為實驗測定時間，d為天數。

總發電量為每日發電量的總和。

2.2 實驗設計

實驗地點為我國南方某地，時間為4-6月份，分別在15個晴天日與15個陰雨天日進行試驗，共計30個檢測日。實驗所用非晶硅電池型號為SC35122，單晶硅電池型號為T160-36，額定電壓均為15w，以定電壓法分別對兩組電池組在晴天、陰雨天（臺風、暴雨等惡劣氣候情況除外）的公式所需參數數值進行測定。因兩組電池組的額定電壓均為15W，為實現固定工作電壓，本次研究采用定電壓電子模擬負載的形式進行測量，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