太阳能电池板的发电原理与结构详解

太阳能电池板的发电原理与结构详解

太阳能电池板通过光电效应将太阳光能直接转化为电能。当太阳光照在半导体p-n结上时，会形成新的空穴-电子对。在p-n结电场的作用下，空穴由p区流向n区，电子由n区流向p区。接通电路后，就会形成电流。

太阳能发电主要有两种方式：光-热-电转换方式和光-电直接转换方式。光-热-电转换方式是通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。光-电直接转换方式则是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能。

当前，晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在90%以上。多晶硅材料的生产技术长期以来掌握在美、日、德等3个国家7个公司的10家工厂手中，形成技术封锁、市场垄断的状况。

多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55%左右，太阳能级多晶硅占45%。随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，预计到2008年太阳能多晶硅的需求量将超过电子级多晶硅。

1994年全世界太阳能电池的总产量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增长了17倍。专家预测太阳能光伏产业在二十一世纪前半期将超过核电成为最重要的基础能源之一。

太阳能电池板主要由以下部分组成：

1. 钢化玻璃：其作用是保护发电主体（如电池片），透光率必须高（一般91%以上），且需要进行超白钢化处理。

2. EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）：用来粘结固定钢化玻璃和发电主体（电池片）。EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命。暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，进而影响发电质量。除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺也非常重要，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。

3. 电池片：主要作用是发电。市场上主流的是晶体硅太阳电池片和薄膜太阳能电池片。晶体硅太阳能电池片设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高，但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜。薄膜太阳能电池片相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电池。

4. 背板：作用是密封、绝缘、防水。一般都用TPT、TPE等材质，必须耐老化，大多数组件厂家都质保25年。钢化玻璃、铝合金一般都没问题，关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。

5. 铝合金：保护层压件，起一定的密封、支撑作用。

6. 接线盒：保护整个发电系统，起到电流中转站的作用。如果组件短路，接线盒会自动断开短路电池串，防止烧坏整个系统。接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，对应的二极管也不相同。

7. 硅胶：密封作用，用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶，但国内普遍使用硅胶，因为工艺简单，方便，易操作，而且成本很低。