干货 | 多晶硅、单晶硅、HIT、碲化镉、铜铟镓硒和非晶硅薄膜的适用条件

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6种不同太阳电池光伏阵列发电性能的详细分析，主要结论如下：

1）单晶硅、HIT组件

在对能量产出要求比较均衡的情况，单晶硅、HIT组件在太阳辐射较高时性能最优，适合在太阳辐射强，多晴天的地区使用。

2）碲化镉

在太阳辐射量较高，少云或多云地区，碲化镉有优势。

3）多晶硅和铜铟镓硒

多晶硅和铜铟镓硒受太阳辐照影响较前三者大，不适合在太阳辐射变化大，四季分明的地区使用。

4）非晶硅薄膜

非晶硅在太阳辐射较低，多阴雨地区才能显现优势。

广州地区较适合使用单晶硅、碲化镉和HIT电池。

1 前言

虽然各种电池的组件在标准条件下标定了功率，但是相同标定功率在相同的运行条件下，实际发电效果却有所不同。对于用户来说他们更关心的是在户外条件下太阳电池组件每千瓦实际的实时和累计发电量。这些参数能够很好地反映太阳电池组件在实际应用中的实际发电能力。我们对已建成的单晶硅、多晶硅、HIT、非晶硅、铜铟镓硒和碲化铬这6种不同电池阵列在广州地区的实际发电数据进行分析和研究，有助于大家了解这几种电池的实际发电情况，对光伏系统设计和未来的电站建设都有非常重要的参考意义。

2 光伏系统描述

目前中山大学太阳能系统研究所在中山大学东校区工学院C栋楼顶安装了6种不同类型太阳电池的并网光伏系统，如图1。这些太阳电池类型分为单晶硅、多晶硅、HIT、非晶硅、铜铟镓硒和碲化铬，由这些电池组成的光伏阵列，标定功率范围从1kW到3.2kW。6种不同太阳电池光伏阵列参数如表1，光伏系统逆变器参数如表2

六个光伏阵列从2005年以来被陆续安装，2008年以来陆续加入了薄膜电池和HIT等电池光伏阵列。为了进一步研究的需要，气象和电气传感器也根据需要安装在光伏系统上。监测的气象量包括太阳辐照度、环境温度和风速等。监测的电气量包括了每种太阳电池光伏阵列的直流输出电流和电压，交流输出电流、电压和功率等。数据采集软件每天在逆变器开始工作了之后读取和记录数据，每3分钟记录一次数据，每天晚上8点数据将被存储到硬盘。

3 数据处理与结果分析

本研究所从2005年以来就已经对早期建立的单晶硅和多晶硅电池光伏阵列的运行参数进行监测。2008年1月以来陆续加入了薄膜电池和HIT等电池光伏阵列，我们监测了并保存了运行数据，以便对不同电池光伏阵列进行评估和对比。

为了研究光伏系统和组件的特性，我们提取了从2008年1月22日到2008年7月20日的数据。表 3显示了从2008年1月22日到2008年7月20日共181天中，6个光伏阵列的发电情况。其中光伏阵列每kW日发电量可以用在光伏阵列容量设计的估算。

虽然各种电池的组件在标准条件下标定了功率，但是相同标定功率在相同的运行条件下，实际发电量却有所不同。碲化镉和单晶硅电池的表现最好，每kW每天发电2.43kWh，而最低的是非晶硅电池，每kW每天发电2.13kWh，最高和最低相差14%（(2.43-2.13)/2.13）。

月发电量评估

6个光伏阵列平均每kW各月每天的发电量、太阳总辐照量和月平均气温如表4。以6个光伏阵列平均每kW各月每天的发电量和太阳总辐照量作图 2。广州在2008年2月到6月间的主要气象是：太阳辐射日总量逐渐增加，温度逐渐升高，4月和6月有比较大的降水过程。从表4和图2中都可以看出，每kW的HIT和单晶硅（mSi）电池在2、3月平均每天的发电量要高于其它电池。2月到6月的碲化镉（CdTe）电池相比其它电池的发电能力逐渐提高，在6月高出其它电池很多。多晶硅（pSi）和非晶硅（aSi）电池的发电能力也在逐渐提高，直到6月高于HIT电池。

由图 还也可以看出，每种类型电池的光伏阵列各月每天输出能量是与太阳总辐照量成正相关的。可以看出，每种电池类型的光伏阵列的转换效率不与太阳总辐照量明显相关，而是与温度有较大关系。月平均气温Ta升高，电池温度也会相对升高，电池短路电流微弱地升高趋势不足以抵挡开路电压的下降，导致电池效率降低。2月到6月温度的趋势是逐渐上升，导致了月转换效率的降低趋势。其中：

月能量转换效率=（光伏阵列月输出能量/光伏阵列面积）/单位面积月太阳总辐射量。

4 结论:

对已建成的单晶硅、多晶硅、HIT、非晶硅、铜铟镓硒和碲化铬这6种不同电池阵列的发电数据进行分析，有助于我们了解这几种电池的实际发电情况，对光伏系统设计和未来的电站建设都有非常重要的参考意义。

对这6种电池组件总体发电情况的分析得出：

1）碲化镉和单晶硅电池的表现最好，每kW每天发电2.43kWh，而最低的是非晶硅电池，每千瓦每天发电2.13kWh。

2）光伏电站输出能量主要依赖于太阳辐射总量。

综合各项分析结果来看：

1）单晶硅、HIT在太阳辐射量较高的情况下性能最优。

2）虽然碲化镉在这181天中平均每天每kW的发电量与单晶相当，但单看晴天，其发电性能次于单晶硅和HIT。

3）在太阳辐射强，多晴天的地区比较适和使用单晶硅和HIT电池组件。

4）在太阳辐射量较高，但少云或多云天的地区，碲化镉有优势。

5）多晶和铜铟镓硒受太阳辐照影响较单晶硅、HIT、碲化镉大。因而在太阳辐射变化大，四季分明的地区不适合用这两种电池。

6）非晶硅在太阳辐射较低，多阴雨的地区下才能显现优势。

7）广州地区亚热带季风气候显著，全年气温暖热少寒，夏长东短，雨量充沛，雨季明显，阳光充足，因而较适合使用单晶硅、碲化镉和HIT电池。（文章来源：智汇光伏）

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