太阳能电池影响因素

所有的太阳能电池组件标称的功率等参数都是在标准条件下测得的，这个标准条件就是组件温度25℃，光照为每平方米1000瓦，大气质量为AM1.5（从太阳表面放射出的光线,到达地球大气层时,会随着当地的纬度、时间与气象状况而改变。也就是说，同一地点的直射日光，会随着四季不同的空气量而改变。通过大气层的空气量称为空气质量即AM。太阳光从天顶垂直通过大气层的空气量称为AM1，但在自然条件下，太阳光一般是倾斜通过大气层的，此时的空气量称为AM1.5。）光谱特征，而一般太阳能电池都不是在此条件下工作的。

太阳能电池包括单晶硅、多晶硅、薄膜等类型,它们都是利用半导体的光伏效应发电的，其发电性能不可避免的受到结温的影响。而结温又与环境温度、日照强度和通风情况有关

在阳光的照射下，太阳能电池的结温会迅速升高。特别是在阳光较强温度较高的夏季，组件的结温甚至高达70℃以上。工作温度越高，非晶硅电池的优势越明显，非晶硅电池的年平均发电量比晶体硅电池多10%左右。

任何太阳能电站都是由若干组件串联，最后通过汇流并联而成。设计组件串联，使其开路电压、工作电压等参数处于最佳值并与逆变器匹配。要实现最佳匹配组件串联必须满足三个基本条件：第一，组件串联后的最大开路电压不能超过组件的最大系统电压（组件的安全电压,一般而言，大陆地区和欧洲地区规定此值为1000伏，北美地区为600伏）；第二，组件的最大开路电压不能超过逆变器的最大允许电压；第三，组件串联的工作电压要在逆变器的工作电压的跟踪范围之内。但是需要特别强调是上述三点内容都受温度和光照的影响。

太阳能电池的输出功率在达到25℃最佳工作温度后，会随着温度的上升而降低。尤其是在炎热的夏季，高温条件下功率衰减的幅度会更大。相比晶体硅太阳能电池来说，非晶硅薄膜电池由于具有良好的低温特性，所以更加适合在夏季高温的条件下工作，相比其它类型太阳能电池来说，同样功率的非晶硅薄膜电池能产生更多的年总发电量，
这主要是非晶硅薄膜电池具有以下特性：

1、低温度特性：
通常来说，光伏组件的电性能参数都是在标准测试条件下测得的，标准测试条件（STC）包括：（光强：1000W/M2；频谱：1.5安培；组件温度：25℃）。但是光伏组件在户外工作时，它的温度一般都要高于25℃，而安装在屋顶上的组件工作温度则要更高一些，实际应用中组件的工作温度经常会达到55℃以上。因此，消费者在选择光伏组件类型时，应当把温度系数作为一个比较重要的因素来考虑。
因为随着温度的上升，组件的输出功率也会相应的减少。非晶硅薄膜电池的温度系数为-0.2%/℃,而晶体硅的温度系数为-0.5%/℃。这就表示，当组件温度达到50℃的时候，它的功率相比于25℃标准条件下会降低5%左右，而晶体硅的功率衰减则达到12.5%左右。所以，即使在标准测试条件下非晶硅薄膜电池的的转化效率比晶体硅电池低，但在实际应用中，两者之间的平均工作效率差会有所减小。

2、良好的弱光性能：
非晶硅薄膜电池在弱光照条件下的工作情况要比晶体硅电池好，在实际应用中，光伏组件在1000W/M2的标准光强下工作的情况是很少见的，很多时候光强都是低于这一强度，而且晶体硅电池要想达到理想工作状态，则要求强光的垂直照射。非晶硅薄膜电池对光强和阳光照射角度上的限制就要小很多，所以在太阳落山前的一段时间内，晶体硅电池可能就无法继续发电了，但薄膜电池则能继续工作。还有一点，非晶硅薄膜电池具有更加温和的I-V曲线，所以能更快地达到最佳工作输出功率。

由于太阳电池组件的输出功率取决于太阳光照强度、太阳能光谱的分布和太阳电池的温度、阴影、晶体结构。因此太阳电池组件的测量在标准条件下(STC)进行，测量条件被欧洲委员会定义为101号标准，其条件是：光谱辐照度为1000W/
m2；光谱AMl．5；电池温度25℃。
在该条件下，太阳能电池组件所输出的最大功率被称为峰值功率，其单位表示为峰瓦(Wp)。在很多情况下，组件的峰值功率通常用太阳模拟仪测定并和国际认证机构的标准化的太阳能电池进行比较。
通过户外测量太阳能电池组件的峰值功率是很困难的，因为太阳能电池组件所接受到的太阳光的实际光谱取决于大气条件及太阳的位置；此外，在测量的过程中，太阳能电池的温度和光强(光照强度)也是不断变化的。在户外测量的误差很容易达到10％或更大。
(1)温度和光照强度对太阳电池组件输出特性的影响
太阳电池组件温度较高时，工作效率下降。随着太阳能电池温度的增加，开路电压减小，在20～100℃范围，大约每升高1℃每片电池的电压减小2mV；而光电流随温度的增加略有上升，大约每升高1℃每片电池的光电流增加千分之一，或O．03mA／℃•cm2。总的来说，温度升高太阳电池的功率下降，典型温度系数为-O．35％／℃。也就是说，如果太阳能电池温度每升高1℃，则功率减少0．35％。因此，使组件上下方的空气流动非常重要，因为这样可以将热量带走，避免太阳能电池温度升高。
这里介绍的是温度对晶体硅太阳电池性能的影响，非晶硅太阳电池则不同，根据美国Uni—Solar公司的报道，该公司三结非晶硅太阳电池组件的功率温度系数只有-O．21％。
光照强度与太阳电池组件的光电流成正比，在光强由100～1000W／m2范围
内，光电流始终随光强的增长而线性增长；而光照强度对光电压的影响很小，在温度固定的条件下，当光照强度在400～1000W／m2范围内变化，太阳电池组件的开路电压基本保持恒定。正因为如此，太阳电池的功率与光强也基本成正比。
(2)阴影对太阳电池组件输出特性的影响
阴影对太阳电池组件性能的影响不可低估，甚至光伏组件上的局部阴影也会引起输出功率的明显减少。某些组件比其他组件更易受阴影影响，有时仅仅一个单电池上的小阴影就产生了很大影响。一个单电池被完全遮挡时，太阳电池组件可减少输出75％。所以阴影是场地评价中非常重要的部分。虽然组件安装了二极管以减少阴影的影响，但由于低估了局部阴影的影响，建成的光伏系统性能和用户的投资效果都将大为逊色。