太阳能电池方阵 选型要点及与逆变器匹配的详解

1太阳能电池组件技术特性

按国际电工委员会IEC：1215：1993标准要求进行设计，加工生产过程严格按照标准生产，能够确保太阳能电池组件的质量、电性能和寿命要求。

1）太阳能电池组件的绝缘强度大于100M.

2）产品使用寿命超过25年。

3）工作温度范围：-40℃～+85℃。

太阳能电池组件的表面采用复合材料，由层压机层压而成。气密性、耐候性好，抗腐蚀、机械强度好。采用双栅线，使太阳能电池组件的封装的可靠性更高。太阳电池在制造时，先进行化学处理，表面做成了一个象金字塔相同的绒面，能减少反射，更好地吸收光能。采用ABS塑料接线盒，耐老化防水防潮性能好。带有旁路二极管能减少局部阴影而引起的损害。采用36片或72片单晶或多晶硅太阳能电池进行串联以形成12V和24V各种类型的组件。太阳能电池组件有以下材料组成：

1）电池片。采用高效率（14.5%以上）的单晶或多片晶硅太阳能电池片封装，以保证太阳能电池板设计的输出功率。

2）玻璃。采用低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃)，厚度3.2mm，在太阳能电池光谱响应的波长范围内(320～1100nm)透光率达91%以上，关于大于1200nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射，透光率不下降。

3）EVA、TPT。采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固化剂的厚度为0.78mm的优质EVA膜层作为太阳能电池的密封剂和与玻璃、TPT之间的连接剂，具有较高的透光率和抗老化能力。太阳能电池的背面覆盖物为白色氟塑料膜，对太阳光起反射用途。太阳能电池组件层之间采用双层EVA材料以及TPT复合材料，组件气密性好，抗潮，抗紫外线好，不容易老化。

采用上述材料的太阳能电池组件，可使太阳能电池组件的效率略有提高，并因其具有较高的红外反射率，还可降低组件的工作温度，也有利于提高组件的效率。当然，采用的氟塑料膜要具有太阳能电池封装材料所要求的耐老化、耐腐蚀、不透气等。对太阳能电池组件的基本要求有：

1）采用的铝合金边框应具有高强度，抗机械冲击能力要强。

2）标准测试条件：（AM1.5）辐照度为1000W/m2，电池温度为25℃。

3）绝缘电压：600V。

4）边框接地电阻：10。

5）迎风压强：2400Pa。

6）填充因子：73％。

7）短路电流温度系数：+0.4mA/℃。

8）开路电压温度系数：-60mV/℃。

9）工作温度：-40℃～+90℃。

目前，太阳能电池的封装形式重要有2种，一种是用透明度较高的环氧树脂封装的滴胶板，另一种是用低铁钢化玻璃封装的，称为层压板，层压组件生产成本高、工艺复杂、使用寿命长，在正常使用中寿命达25年以上。滴胶板具有生产尺寸灵活、成本低、生产周期短、生产速度快等优点，其最大缺点是太阳能电池光效老化、衰减快、性能稳定性差、使用寿命短，滴胶封装虽然外形美观，但是太阳能电池工作寿命仅1～2年。另外，采用一种硅凝胶封装的太阳能电池，其工作寿命可以达到10年。单晶硅太阳能电池组件结构，如图1所示，多晶硅电池组件结构图，如图2所示。

2并网太阳能电池方阵选型要点

并网太阳能光伏发电系统有着与离网太阳能光伏发电系统不同的特点，在有太阳光照射时，太阳能光伏发电系统向电网馈电，而在阴雨天或夜晚太阳能光伏发电系统不能满足负载用电要时，负载转为由电网供电。这样就不存在因倾角的选择不当而造成夏季发电量浪费、冬季对负载供电不足的问题。在并网太阳能光伏发电系统中唯一要关心的问题就是如何选择最佳的倾角使太阳能电池方阵全年的发电量最大。

关于并网太阳能光伏发电系统中太阳能电池方阵最佳倾角的选择，应根据实际情况综合考虑，要考虑太阳能电池方阵安装地点的限制，尤其关于光伏建筑一体化（BIPV）工程，太阳能电池方阵倾角的选择还要考虑建筑的美观度，要根据实际要对倾角进行小范围的调整，而且这种调整不应导致太阳辐射吸收的大幅降低。

并网太阳能光伏发电系统在并网发电时，太阳能电池方阵必须实现最大功率点跟踪控制，以便太阳能电池方阵在任何当前日照下不断获得最大功率输出。在设计太阳能电池方阵串联数量时，应注意以下几点：

1）接至同一台光伏逆变器的太阳能电池组件的规格类型、串联数量及安装角度应保持一致。

2）需考虑太阳能电池组件的最佳工作电压（Vmp）和开路电压（Voc）的温度系数，串联后的太阳能电池方阵的Vmp应在光伏逆变器MPPT范围内，Voc应低于光伏逆变器输入电压的最大值。

太阳能电池温度和日照强度对太阳能电池输出特性的影响如图3所示，由图3可知，温度上升将使太阳能电池开路电压Voc下降，短路电流Isc则轻微增大，总体效果会造成太阳能电池的输出功率下降。太阳能电池在不同日照量下的I-V和P-V特性曲线如图4所示。从图4可知，日照强度直接影响太阳能电池的输出电流，导致太阳能电池输出功率的变化。

关于单晶硅和多晶硅太阳能电池，工作电压（Vmp）的温度系数约为-0.0045/℃（折合70℃时的系数为0.8）；开路电压（Voc）的温度系数约为-0.0034/℃（折合-10℃时的系数为1.12）。

关于非晶硅薄膜电池，工作电压（Vmp）的温度系数约为-0.0028/℃（折合70℃时的系数为0.874）；开路电压（Voc）的温度系数约为-0.0028/℃（折合-10℃时的系数为1.1）。

3太阳能电池方阵与光伏逆变器匹配

针对目前常见的晶体硅太阳能电池组件，结合光伏逆变器产品的技术参数及光伏逆变器推荐的Voc和Vmp配置，设计中可根据实际太阳能电池方阵的参数进行计算和匹配。