太阳能光伏发电系统中的光伏组件

太阳能光伏发电系统中的光伏组件

选型优化

赖小燕

广东大唐国际肇庆热电有限责任公司

摘要：在光伏电站的建设中，光伏组件作为光伏发电的核心，其选型是决定工程效率的重要因素。针对光伏电站所处的地理位置等特点，从技术先进性和市场等方面对光伏组件进行分析。

关键词：光伏发电；光伏组件

In the construction of photovoltaic power station, photovoltaic module as the core of photovoltaic power generation, its selection is an important factor to determine the efficiency of the project. According to the geographical location and other characteristics of photovoltaic power station, the photovoltaic modules are analyzed from the aspects of technical advancement and market.

一、引言

在光伏发电站的设计中，组件的选型和布局原则至关重要，是确保光伏发电系统能够正常运行和高效发电的关键因素之一。本文将详细介绍光伏发电站设计中组件选型与布置的相关优化研究,大唐高要河台金矿大洞尾矿库区光伏发电项目位于于广东省肇庆市高要区河台镇，项目开发利用废弃尾矿上丰富的太阳能资源，满足地区电力需求，对节约常规能源和保护生态环境也具有积极的作用，对闭库的尾矿库具有防风抑尘的效果，对大气环境治理有明显的效果。光伏电站规划容量19MW/ 23.26968MWp，可研阶段采用540Wp单晶硅组件。

三、光伏组件型式

1、太阳能光伏电池

太阳能光伏系统中最重要的是电池，是收集阳光的基本单位。大量的电池合成在一起构成光伏组件。太阳能光伏电池主要有：晶体硅电池（包括单晶硅、多晶硅）和薄膜电池（包括非晶硅电池、硒化铜铟、碲化镉）。目前市场生产和使用的太阳能光伏电池大多数是用晶体硅材料制作的，占87％左右；薄膜电池中非晶硅薄膜电池占据薄膜电池大多数的市场。

单晶硅电池是最早出现，工艺最为成熟的太阳能光伏电池，也是大规模生产的硅基太阳能电池中，效率最高的。单晶硅电池是将硅单晶进行切割、打磨制成单晶硅片，在单晶硅片上经过印刷电极、封装等流程制成的，现代半导体产业中成熟的拉制单晶、切割打磨，以及印刷刻版、封装等技术都可以在单晶硅电池生产中直接应用。大规模生产的单晶硅电池效率可以达到13～20%。由于采用了切割、打磨等工艺，会造成硅原料的损失；受硅单晶棒形状的限制，单晶硅电池片须做成圆形或圆角方形。

晶硅电池近年来技术工艺的进步明显，造价显著下降。在未来几年中，晶硅电池组件仍然是光伏组件的主流。目前国内各大组件供应厂家通过不同技术路线，不断改进提高组件的光电转化效率，并在一些技术路线上实现了规模量产的能力。采用高效率组件可提高单位土地面积装机容量，从而节约土地、结构及线缆成本；通过采用高效组件，可刺激、引导行业正面发展，逐步淘汰落后产能。

2、主要技术路线

目前在光伏组件行业，物料降本已几乎达到极限，未来降本只有通过先进技术路线实现。目前国内各大组件供应厂家通过不同技术路线，不断改进提高组件的光电转化效率，并在一些技术路线上实现了规模量产的能力。采用高效率组件可提高单位土地面积装机容量，从而节约土地、结构及线缆成本；通过采用高效组件，可刺激、引导行业正面发展，逐步淘汰落后产能。

高效组件主要分为以下几种主要技术路线：

（1）PERC

PERC技术通过对背表面进行钝化，可以有效的降低背表面复合，提高开路电压，增加背表面反射，提高短路电流，从而提高电池效率。在P型单晶硅上PERC可以实现1%的效率提升，多晶硅上可以实现0.6%的效率提升。PERC电池具有更低温度系数，更好的弱光响应，并且由更高的开路电压导致的LID问题目前可以通过硅片工艺及电池创新工艺解决。

由于工艺相对简单，成本增加较少，是目前和未来的主流量产高效组件工艺。

（2）N型

磷掺杂的N型晶硅及电池组件较硼掺杂的P型晶硅及电池组件的优势有：N型材料中的杂质对少子空穴的捕获能力低于P型材料中的杂质对少子电子的捕获能力，材料的少子空穴的表面复合速率低于P型材料中电子的表面复合速率；对金属污染的容忍度高等。从而相较于P型晶硅具有少子寿命高、光致衰减小等优点，具有更大的效率提升空间。同时，N型晶硅组件具有较好的弱光响应、较低的温度系数。

（3）HJT

与传统的P型单晶、多晶太阳能电池相比，n型单晶衬底的HJT太阳能电池可以得到更高的转换效率而且只需要很少的工艺步骤。同时，其独特的无电势诱导衰减和无光致衰退效应保证了光伏组件更可靠和更长的使用寿命。

（4）MWT

MWT是采用激光打孔、背面布线的技术消除了正面电极的主栅线，正面电极细栅线搜集的电流通过孔洞中的银浆引到背面，从而有效减少了正面栅线的遮光，提高了转化效率，同时降低了银浆的耗量和金属电极-发射极界面的少子复合损失的背面接触电池技术。

（5）MBB

MBB电池采用多栅线设计，增加了栅线对电流的收集能力，同时降低了内损，并减少了遮光面积，有效受光面积增大，使得组件功率至少提升一个档位(5W);另外，MBB区别于传统主栅与焊带的设计，多栅设计使得栅线的残余应力有效降低，电池出现隐裂的几率大大降低;而且，由于栅线间隔小，即使电池片出现隐裂、碎片，MBB电池功损率减少，能继续保持较好的发电表现。

（6）半片

半片电池技术通过将标准规格电池片（156mm×156mm）激光均割成为两片(156×78mm)，对切后联接起来的技术。整个组件的电池片随之被分为两组，每组包含串联连接的60个半片电池片。组成一个完整的120片组件，从而可将通过每根主栅的电流降低为原来的1/2，内部损耗降低为整片电池的1/4，进而提升组件功率。

四、光伏组件选型优化

根据项目特点，光伏组件选型主要考虑以下因素：

（1）项目地形特点

项目选址位于广东省肇庆市高要区河台镇。根据收集资料，场地地形为项目开发利用废弃尾矿山地，坡度较大，因此在组件选型时宜选择较大单体容量的组件，可以减小建设支架数量，道路长度以及项目建成后的运维成本。

（2）项目容量

本工程设计容量较大。宜选择市场工艺成熟，可量产产品。

（3）技术先进性

单晶硅不仅仅在技术上具有优势，在造价上基本同多晶硅持平。通过市场调查，目前国内可满足供货需求且成本相对较低的高效组件为半片PERC单晶硅组件，其主流工艺可达到72片电池组件540/550Wp。

五、结论

逆变器在太阳能光伏发电系统中起着至关重要的作用，其设计和优化直接影响系统的性能和效率。通过逆变器性能、效率、直流输入电压适应范围、保护功能波形畸变和功率因数等方面考虑，合理选择逆变器型式，可以提高逆变器的稳定性和效率，并确保系统与电网的安全连接。未来，随着技术的进一步发展，逆变器设计和优化方法将得到更多的探索和改进，为太阳能光伏发电系统的可持续发展提供更好的支持。

参考文献：

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