硬件学习笔记--94 小型光伏板原理、结构、功率及电流计算介绍

光伏板(太阳能电池板)是利用"光伏效应"将太阳光能直接转换为直流电能的装置,其核心是半导体材料(主要是硅)。

1. 工作原理

光伏板主要由半导体材料(如硅) 制成。主要采用的光伏效应,当阳光中的光子照射到半导体上,会激发电子脱离原子束缚形成电势差,从而产生直流电。

2. 核心结构

采用"三明治"层状结构 ,从上到下通常包括:

1)保护层 :钢化玻璃,高透光、抗冲击。

2)封装层 :EVA胶膜,粘合与保护电池片。

3)发电层 :串联的硅电池片,核心发电单元。

4)背板与边框:绝缘、密封、保护与提供安装结构。

3.主流技术类型

1)晶硅光伏(主导市场)

单晶硅 :转换效率高(22%-24%),寿命长,成本高。
多晶硅:性价比高,效率略低(18%-20%)。

2)薄膜光伏(特定应用)

如碲化镉,重量轻、弱光性好,但效率普遍低于晶硅,常用于BIPV(光伏建筑一体化)。

4.关键性能参数

**1)转换效率:**指光电转换能力,是衡量技术先进性的核心指标。实验室记录已超26%。

2)功率与功率温度系数:标称功率 (如550W)是标准条件下的输出。温度系数为负值(约-0.3%/℃至-0.45%/℃),意味着温度升高,实际输出功率会下降。

3)弱光性能与衰减率: 弱光下仍能发电的能力。首年衰减约1-3%,之后年均衰减约0.4-0.6%,与材料工艺相关。

5.系统构成

并非独立工作 需搭配逆变器 (直流转交流)、支架电缆控制器 (离网系统需搭配蓄电池)等组成完整发电系统。

6、功率及电流计算方法

厂家一般会提供光伏板的数据用于计算,比如某厂家可做的最小的光伏板cell尺寸为8mm*32mm,每片电压为0.55V左右,若按照7片计算电压为3.85V左右;

P=A×GSTC×η=0.032m*0.056m*1000W/m2*0.16=0.286W

P:光伏板在标准测试条件下的峰值功率,单位通常是瓦。

A:光伏板的总面积,单位是平方米。

GSTC:标准测试条件下的光照强度,固定为1000 W/m²。

η:光伏板的光电转换效率,是一个百分比数值,按16%计算(一般在20%以内)

根据P=UI,可计算最大输出电流I=0.074A=74mA

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