30MW渔光互补光伏电站项目系统总体方案设计及发电量计算设计方案.doc

30MW渔光互补光伏电站项目系统总体方案设计及发电量计算设计方案 1.1 光伏组件选型 1.1.1 光伏组件概述 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。光伏电池主要有：晶体硅电池（包括单晶硅Mono-Si、多晶硅Multi-Si、带状硅Ribbon/Sheet-Si）、非晶硅电池（a-Si）、非硅光伏电池（包括硒化铜铟CIS、碲化镉CdTe）。目前市场生产和使用的光伏电池大多数是用晶体硅材料制作的，2007年占88％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。从产业角度来划分，可以把光伏电池划分为硅基电池和非硅电池，硅基电池以较佳的性价比和成熟的技术，占据了绝大多数的市场份额。未来随着光伏电池技术的发展，染料敏化光伏电池、聚合物光伏电池等有望取代硅基电池的优势地位。 （1）晶体硅光伏电池 晶体硅仍是当前光伏电池的主流。 单晶硅电池是最早出现，工艺最为成熟的光伏电池，也是大规模生产的硅基光伏组件中，效率最高。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，会造成大量硅原料的损失；受硅单晶棒形状的限制，单晶硅电池必须做成圆形，对光伏组件的布置也有一定的影响。 多晶硅电池的生产主要有两种方法，一种是通过浇铸、定向凝固的方法，制成多晶硅的晶锭，再经过切割、打磨等工艺制成多晶硅片，进一步印刷电极、封装，制成电池。浇铸方法制造多晶硅片不需要经过单晶拉制工艺，消耗能源较单晶硅电池少，并且形状不受限制，可以做成方便光伏组件布置的方形；除不需要单晶拉制工艺外，制造单晶硅电池的成熟工艺都可以在多晶硅电池的制造中得到应用。另一种方法是在单晶硅衬底上采用化学气相沉积（CVD）等工艺形成无序分布的非晶态硅膜，然后通过退火形成较大晶粒，以提高发电效率。多晶硅电池的效率能够达到10-18%，略低于单晶硅电池的水平。和单晶硅电池相比，多晶硅电池虽然效率有所降低，但是节约能源，节省硅原料，达到工艺成本和效率的平衡。晶体硅电池片如图1.1.1-1，1.1.1-2所示： 图1.1.1-1 单晶硅硅片 图1.1.1-2 多晶硅硅片 由电池片组成的光伏组件的外形结构如图1.1.1-3所示。 图1.1.1-3多晶硅、单晶硅光伏组件外形 （左为多晶硅组件，右为单晶硅组件） （2）非晶硅电池和薄膜光伏电池 非晶硅电池是在不同衬底上附着非晶态硅晶粒制成的，工艺简单，硅原料消耗少，衬底廉价，并且可以方便的制成薄膜，并且具有弱光性好，受高温影响小的特性。自上个世纪70年代发明以来，非晶硅光伏组件，特别是非晶硅薄膜电池经历了一个发展的高潮。80年代，非晶硅薄膜电池的市场占有率一度高达20%，但受限于较低的效率，非晶硅薄膜电池的市场份额逐步被晶体硅电池取代，目前约为12%。 非硅薄膜光伏组件是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上非常薄的感光材料制成，比用料较多的晶体硅技术造价更低，其价格优势可抵消低效率的问题。 目前正在研发中和已有产品出售的薄膜光伏组件主要有以下几种: （1）非晶硅薄膜电池：是薄膜光伏组件中最成熟的产品之一。 （2）多晶硅硅薄膜电池：其转换效率高于非晶硅薄膜光伏组件，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，但由于控制薄膜中硅晶粒大小的技术没有解决，尚未能制成有实用价值的光伏组件。 （3）有机染料敏化电池：它是一种光电化学电池。 （4）铜铟硒（CIS）和锑化镉（CdTe）：两种化合物多晶薄膜光伏组件，中试转换效率已经超过10％。但是，由于元素镉的有毒性及其对环境的污染，这种光伏组件技术均不具备长远的产业化生命力。据美国Miasole公司称，他们研制的铜铟硒（及其合金）电池样品转换效率可达19.5％，试销产品的转换效率可达9％。但由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展必然受到限制。 （5）砷化镓III-V化合物薄膜电池：在250℃的条件下，光电转换性能仍很良好，其最高光电转换效率约30％，且能耐高温，特别适合做高温聚光光伏组件。但生产成本高，产量受限，目前主要作空间电源用。 在光伏利用中，相对于其它薄膜电池，由于硅材料储量丰富，且无毒、无污染，具有主导地位。目前，在硅基薄膜光伏组件家族中，非晶硅薄膜电池占有主要地位。但非晶硅光伏组件存在光致衰减效应的缺点，并且转化效率远低于晶体硅光伏组件。目前又出现了各种叠层光伏组件，转换效率达14.6%，接近多晶硅光伏组件。 近年来，另一种新型硅基薄膜材料——纳米硅薄膜由于其优良的性能引起了人们广泛的关注。理论上其最大转换率为4