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在使用金屬鹵化物燈( super UV )作為加速劣化光源的情況下,因?yàn)闊艄庵泻刑?yáng)光中所不包含的短波長(zhǎng)光線,使得光伏組件中的紫外線吸收劑受損, 因此其劣化機(jī)理與實(shí)際環(huán)境中所引發(fā)生的劣化并不相同, 鹽田在報(bào)告中 推薦使用氙氣燈進(jìn)行 劣化試驗(yàn)。 C. Reid ③ 報(bào)告稱(chēng),使用 90 ℃ 50%R.H. 的氙氣燈照射 2 周時(shí)間,相當(dāng)于美國(guó)亞利桑那州的陽(yáng)光照射一年。 EVA 的脫量可以通過(guò) EVA 的 3545/cm 紅外線吸收譜進(jìn)行推算。同時(shí)建議,使用紫外螢光燈作為試驗(yàn)光源。由于是在交流處并聯(lián),這就增加了交流側(cè)的連線的復(fù)雜性,維護(hù)困難。太陽(yáng)能電池板中的 EVA 黃變既受到紫外線的影響同時(shí)也受到高溫高濕環(huán)境的影響,到底哪一種因素起支配作用取決于 EVA 中所加入的添加劑種類(lèi)和數(shù)量,因此依產(chǎn)品各異。暴露于現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的光伏組件會(huì)因 EVA 黃變而導(dǎo)致輸出功率下降,但實(shí)際上更大的問(wèn)題是 EVA 的分層。背板位于光伏組件的后側(cè),所受到的太陽(yáng)光照射強(qiáng)度因安裝方式和安裝位置而不同,因此其試驗(yàn)條件的設(shè)定更加困難,有人提出按照受光面 30% 的光照強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)。 M. Kohl 等人采用紫外線燈進(jìn)行試驗(yàn),首先對(duì)受光面進(jìn)行 1000 小時(shí)的照射,然后再對(duì)后側(cè)背板進(jìn)行約 330 小時(shí)的照射,并按照相反的順序進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明前者對(duì)背板造成的黃變更為嚴(yán)重 。
與氟系樹(shù)脂相比 聚酯樹(shù)脂 受紫外線照射后更加容易引起黃變和水解。為此,有人提出改變現(xiàn)有 JET 的產(chǎn)品規(guī)格,也有人提出今后有必要在 PET 背板上增加一層 UV 吸收膜。
作為保證光伏組件安全性的重要一環(huán),我們按照 IEC61215 進(jìn)行了浸水漏電試驗(yàn)以及濕熱循環(huán)試驗(yàn),分別對(duì)電池板的初始狀態(tài)以及濕熱環(huán)境下暴露 2000 小時(shí)后的結(jié)果進(jìn)行了測(cè)定。
太陽(yáng)能電池只有一部分是 N 型。另一部分硅摻雜的是硼,硼的外電子層只有三個(gè)而不是四個(gè)電子,這樣可得到 P 型硅。振鑫焱研究開(kāi)發(fā)公司2017年推出了一款基于土豆涂層的固體有機(jī)電池。 P 型硅中沒(méi)有自由電子(“ p ”表示正電),但是有自由空穴??昭▽?shí)際是電子離開(kāi)造成的,因此它們帶有相反(正)的電荷。它們像電子一樣四處移動(dòng)。
在將 N 型硅與 P 型硅放到一起時(shí),有趣的情形發(fā)生了。切記,每塊光伏電池至少有一個(gè)電場(chǎng)。無(wú)論是否被要求購(gòu)買(mǎi)可再生能源,買(mǎi)家一般都想以公開(kāi)聲明或披露他們正在購(gòu)買(mǎi)或使用可再生能源。沒(méi)有電場(chǎng),電池就無(wú)法工作,而此電場(chǎng)是在 N 型硅和 P 型硅接觸的時(shí)候形成的。突然, N 側(cè)的自由電子(它們一直在尋找空穴來(lái)安身)看到了 P 側(cè)的所有空穴,然后便瘋狂地奔向空穴,將空穴填滿。
以前,從電的角度來(lái)看,我們所用的硅都是中性的。多余的電子被磷中多余的質(zhì)子所中和。缺失電子(空穴)由硼中缺失質(zhì)子所中和。當(dāng)空穴和電子在 N 型硅和 P 型硅的交界處混合時(shí),中性就被破壞了。由于建筑的多樣性,勢(shì)必導(dǎo)致太陽(yáng)能電池板安裝的多樣性,為了使太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換效率同時(shí)又兼顧建筑的外形美觀,這就要求我們的逆變器的多樣化,來(lái)實(shí)現(xiàn)方式的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換。所有自由電子會(huì)填充所有空穴嗎?不會(huì)。如果是這樣,那么整個(gè)準(zhǔn)備工作就沒(méi)有什么意義了。不過(guò),在交界處,它們確實(shí)會(huì)混合形成一道屏障,使得 N 側(cè)的電子越來(lái)越難以抵達(dá) P 側(cè)。終會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài),這樣我們就有了一個(gè)將兩側(cè)分開(kāi)的電場(chǎng)。
這個(gè)電場(chǎng)相當(dāng)于一個(gè) 二極管 ,允許(甚至推動(dòng))電子從 P 側(cè)流向 N 側(cè),而不是相反。它就像一座山 —— 電子可以輕松地滑下山頭(到達(dá) N 側(cè)),卻不能向上攀升(到達(dá) P 側(cè))。
這樣,我們就得到了一個(gè)作用相當(dāng)于二極管的電場(chǎng),其中的電子只能向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。讓我們來(lái)看一下在太陽(yáng)光照射電池時(shí)會(huì)發(fā)生什么。
每個(gè)攜帶足夠能量的光子通常會(huì)正好釋放一個(gè)電子,從而產(chǎn)生一個(gè)自由的空穴。如果這發(fā)生在離電場(chǎng)足夠近的位置,或者自由電子和自由空穴正好在它的影響范圍之內(nèi),則電場(chǎng)會(huì)將電子送到 N 側(cè),將空穴送到 P 側(cè)。隨著環(huán)境和能源問(wèn)題的日益突出,國(guó)家在光伏發(fā)電的支持力度也不斷加大。這會(huì)導(dǎo)致電中性進(jìn)一步被破壞,如果我們提供一個(gè)外部電流通路,則電子會(huì)經(jīng)過(guò)該通路,流向它們的原始側(cè)( P 側(cè)),在那里與電場(chǎng)發(fā)送的空穴合并,并在流動(dòng)的過(guò)程中做功。電子流動(dòng)提供電流,電池的電場(chǎng)產(chǎn)生電壓。有了電流和電壓,我們就有了功率,它是二者的乘積。
我們的光伏電池可以吸收多少太陽(yáng)光的能量?遺憾的是,此處介紹的簡(jiǎn)易電池對(duì)太陽(yáng)光能量的吸收率至多為 25% 左右,通常的吸收率是 15% 或更低。為什么吸收率會(huì)這么低?
可見(jiàn)光只是 電磁頻譜 的一部分。電磁輻射不是單頻的 —— 它由一系列不同波長(zhǎng)(進(jìn)而產(chǎn)生的一系列能級(jí))組成。(有關(guān)電磁頻譜的詳細(xì)介紹,請(qǐng)參閱 狹義相對(duì)論基本原理 。)
基于太陽(yáng)能電池板的直流不間斷電源設(shè)計(jì)
(一)直流不間斷電源的控制芯片選擇
為了提高直流不間斷電源的適用范圍,我們基于太陽(yáng)能電池板設(shè)計(jì)的直流不間斷電源要具有通用性強(qiáng)、性能可靠以及體積適中的特點(diǎn),其中的控制芯片選擇起到十分重要的作用。但是,分布式光伏發(fā)電的能量密度相對(duì)較低,每平方米分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率僅約100瓦,再加上適合安裝光伏組件的建筑屋頂面積有限,不能從根本上解決用電緊張問(wèn)題。在控制芯片選擇方面,鉛酸蓄電池具有密封度高、免維護(hù)以及安全無(wú)污染的特點(diǎn)成為直流不間斷電源蓄電池和后備電源的,而在鉛酸蓄電池的控制芯片選擇方面,我們選擇 UC3906 ,該芯片能夠具有鉛酸蓄電池充電所 需的全部控制功能和檢測(cè)功能,另外,該控制芯片還能夠?qū)⒊潆娖鲀?nèi)將各種電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)化,并且控制電池電壓隨著溫度系數(shù)的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化,提高了直流不間斷電源的溫度適應(yīng)性,能夠在較大的溫度范圍內(nèi)得到的充電、使用狀態(tài)。
UC3906 控制芯片內(nèi)部含有獨(dú)立的電壓控制回路和限流放大器,能夠?qū)χ绷鞑婚g斷電源的充電狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整,能夠有效避免因電流過(guò)大損害電池的問(wèn)題。