光伏系统总体设计方案 .pdfVIP

一、光伏系统总体设计与发电量计算

光伏系统总体方案设计主要包括：光伏组件选型、光伏阵列运行方式选择、

逆变器选型、光伏方阵和子方阵设计以及年上网电量计算等。

二、光伏组件选型

三、太阳能电池概述

太阳能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

Mono-

成在一起构成光伏组件。太阳能光伏电池主要有：晶体硅电池（包括单晶硅

SiMulti-SiRibbon/Sheet-Sia-Si

、多晶硅、带状硅）、非晶硅电池（）、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太阳能光伏电池

大多数是用晶体硅材料制作的；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，可以把太阳能光伏电池划分为硅基电池和非硅电池，

硅基电池已较佳的性价比和成熟的技术，占据了绝大多数的市场份额。

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（）晶体硅光伏电池

晶体硅仍是当前太阳能光伏电池的主流，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，进一步印刷电级、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

成适合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

VCD

化学气相沉积（）等工艺形成无序分布的非晶态硅膜，然后通过退火形成较

大的晶粒，以提高发电效率。多晶硅电池的效率能够达到13～18％，低于单晶硅

电池的水平。单晶硅电池是最早出现，工艺最为成熟的太阳能光伏电池，也是大

规模生产的硅基太阳能电池中效率最高的。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

1420%

生产中直接应用。大规模生产的单晶硅电池效率可以达到～。和多晶硅电

池相比，单晶硅电池效率较高，能够节约一般农用地资源，节约硅原料，达到工

艺成本和效率的平衡。

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（）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

耗量少，衬底廉价，并且可以方便地制成薄膜，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，非晶硅电池，特别是非晶硅薄膜电池经历

一个发展的高潮。80年代，非晶硅薄膜电池市场占有率高达20%，但受限于较

低的效率，非晶硅薄膜电池市场份额逐步被晶体硅电池取代，目前约为12%。非

硅薄膜太阳电池是在廉价的玻璃、不锈钢和塑料衬底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。目前已商业化的薄膜光伏电池材料有：硒化

铜铟（CIS）、碲化镉（CdTe）：它们的厚度只有几微米。在三种商业化的薄膜光

伏技术中，非晶硅的生产和安装所占比重最大。表5-1对单晶硅、多晶硅和非晶

硅薄膜这三种电池的主要性能进行了比较。

在三种电池中，单晶硅的生产工艺最为成熟，在早期也一直占据最大的市场

份额，且单晶硅效率高于多晶硅。非晶硅薄膜电池的成本较低，但效率较低，同

时，其功率分散度相对较大，工程实际中将引起光伏组件分类匹配困难，相应直

流设备选型复杂，且多数主流厂家关停或暂缓非晶硅薄膜电池生产线。

表3-1不同类型太阳能电池主要性能对比

特征多晶硅电池单晶硅电池薄膜电池

效率13%～18%14%～20%6%～9%

LID2.5%～3%2.