| 摘要 本论文从晶体硅光伏组件中的热量来源着手，研究光伏组件的正常工作温度（NOCT）。结果表明，晶体硅电池片的结构以及光伏组件的串联电阻对光伏组件的NOCT具有较大的影响。可以通过改变电池片的结构以及改善组件制作过程中的原料选择及工艺优化来降低晶体硅光伏组件的NOCT。 1 引言 当今社会，人类的发展日益迅速，而人类社会的发展则离不开能源。长期以来，人类利用的主要能源有煤炭、石油和天然气等不可再生能源。特别是进入21世纪以来，随着人们生产生活的迅速提高，对能源的需求和消耗也大幅度的增加，煤炭、石油和天然气等不可再生能源面临着枯竭的危机，使得人类可持续性发展受到严重制约；同时，无节制地对煤炭、石油和天然气的开采和使用使得地球的生态环境急剧恶化，严重影响了人类的正常生产和生活。为了从根本上解决这些问题，寻找新型、洁净的可再生能源成为一个重要的渠道。目前有多种新能源不断被利用开发，如太阳能、水能、风能等。其中太阳能由于其来源无穷无尽和稳定性，成为最具有发展潜力的可再生新能源[1,2]。据欧洲光伏工业协会EPIA 预测，光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。 光伏发电是基于太阳光与半导体材料的作用而形成的光生伏特效应，直接把太阳可见光能转变为电能[3]。晶体硅光伏电池是首先被发展和依然得到最广泛应用的光伏电池，现在世界太阳电池产量中超过90%的是晶体硅光伏电池。晶体硅光伏组件的工作温度（NOCT）是影响光伏电池能量转换效率和发电量的重要因素，主要是由于传统的晶体硅光伏电池效率具有负的温度系数，其光电转换效率随电池温度上升而线性下降。光伏电池的工作温度每提高l℃，功率输出减少0.4%-0.5％，同时就会造成光伏组件发电量的减少。在光伏组件工作时，未能转换为电能的太阳能变为热能，使光伏组件的工作温度上升。为了降低组件的NOCT，可以采用两种技术方案：第一种是尽可能地减少光伏组件在工作时的光热转换，第二种则是将这些热量及时有效地导出。 光伏组件在工作时的光热转换主要有四个来源：第一个来源是具有较高能量的短波波长的光子激发光伏电池产生光生载流子后还有一部分的能量剩余，这部分剩余的能量被转换为热能；第二个来源是光伏电池中的光生载流子并不能全部被电极收集形成光电流，另有一部分光生载流子会在电池内部和表面产生复合，这些复合的光生载流子也会产生热量；第三个来源是能量较低的长波光不足以激发光伏电池产生光生载流子，这部分光子的能量则全部转化为热能；第四个来源是光伏组件中的电流的热效应，即焦耳热[4,5]。本文主要对晶体硅光伏组件中的第三和第四个热量来源进行了详细的分析研究，并讨论了降低组件NOCT的可行性分析。 2 实验部分 2.1 实验材料 常规单晶硅单面电池片（p型，效率17.8%），双面高效单晶硅电池片（p型，效率18.4%），超白压花钢化玻璃（透光率大于91%），EVA胶膜（透光率大于91%），背板材料（TPE结构）。 2.2 实验仪器 热电偶，无纸记录仪，层压机。 2.3 实验方法 将两块层压件置于户外按照固定倾角放置，周围10米范围内保持无遮挡物以保证与空气的对流换热的一致性。将三个热电偶用导热胶黏接在层压件背面不同区域，然后将热电偶连接至无纸记录仪进行监控记录，每秒纪录一次，最终取三个热电偶测得的平均值为层压件的温度。 |
