ما هي العوامل التي تؤثر على الحد الأقصى لطاقة الخرج للوحدات الكهروضوئية؟

الوحدات الكهروضوئية هي الجزء الأساسي من نظام توليد الطاقة الكهروضوئية. وتتمثل وظيفتها في تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية وإرسالها إلى بطارية التخزين للتخزين ، أو لدفع الحمولة للعمل. بالنسبة للوحدات الكهروضوئية ، تعد طاقة الخرج مهمة جدًا ، فما هي العوامل التي تؤثر على أقصى طاقة خرج لوحدات الخلايا الكهروضوئية؟

1. خصائص درجة حرارة الوحدات الكهروضوئية

تحتوي الوحدات الكهروضوئية عمومًا على ثلاثة معاملات درجة حرارة: جهد الدائرة المفتوحة ، تيار الدائرة القصيرة ، وقوة الذروة. عندما ترتفع درجة الحرارة ، ستنخفض الطاقة الخارجة للوحدات الكهروضوئية. يبلغ معامل ذروة درجة الحرارة للوحدات الكهروضوئية السليكونية البلورية السائدة في السوق حوالي {0}}. 38 ~ 0. 44 بالمائة / درجة ، أي أن توليد الطاقة للوحدات الكهروضوئية يتناقص بحوالي 0. 38 بالمائة لكل درجة زيادة في درجة الحرارة. سيكون معامل درجة حرارة الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة أفضل بكثير. على سبيل المثال ، معامل درجة حرارة نحاس الإنديوم غاليوم سيلينيد (CIGS) هو فقط -0. 1 ~ 0.3 بالمائة ، ومعامل درجة حرارة تيلورايد الكادميوم (CdTe) حوالي -0. 25 بالمائة ، وهي أفضل من خلايا السيليكون البلورية.

2. الشيخوخة والتوهين

في التطبيق طويل المدى للوحدات الكهروضوئية ، سيكون هناك تدهور بطيء في الطاقة. يبلغ الحد الأقصى للتوهين في السنة الأولى حوالي 3 بالمائة ، ومعدل التوهين السنوي حوالي 0. 7 بالمائة في الأربع وعشرين سنة التالية. بناءً على هذا الحساب ، يمكن أن تصل الطاقة الفعلية للوحدات الكهروضوئية بعد 25 عامًا إلى حوالي 80 بالمائة من الطاقة الأولية.

هناك سببان رئيسيان لتوهين الشيخوخة:

1) يتأثر التوهين الناجم عن شيخوخة البطارية نفسها بشكل أساسي بنوع البطارية وعملية إنتاج البطارية.

2) يتأثر التوهين الناجم عن تقادم مواد التغليف بشكل أساسي بعملية إنتاج المكونات ومواد التغليف وبيئة مكان الاستخدام. تعتبر الأشعة فوق البنفسجية سببًا مهمًا لتدهور خصائص المواد الرئيسية. سيؤدي التعرض طويل المدى للأشعة فوق البنفسجية إلى شيخوخة وإصفرار EVA والغطاء الخلفي (هيكل TPE) ، مما يؤدي إلى انخفاض في نفاذية المكون ، مما يؤدي إلى انخفاض في الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التشقق ، والبقع الساخنة ، وتآكل الرياح والرمل ، وما إلى ذلك ، كلها عوامل شائعة تسرع من توهين طاقة المكونات.

يتطلب هذا من مصنعي المكونات التحكم الصارم عند اختيار EVA والطائرات الخلفية ، وذلك لتقليل توهين طاقة المكونات الناجم عن تقادم المواد المساعدة.

3. التوهين الأولي الناجم عن الضوء للمكونات

التوهين الأولي الذي يسببه الضوء للوحدات الكهروضوئية ، أي أن الطاقة الناتجة للوحدات الكهروضوئية تنخفض بشكل كبير في الأيام القليلة الأولى من الاستخدام ، ولكنها تميل بعد ذلك إلى الاستقرار. الأنواع المختلفة من البطاريات لها درجات مختلفة من التوهين الناجم عن الضوء:

في السليكون البلوري من النوع P (بورون مخدر) (بلوري واحد / متعدد الكريستالات) رقائق السيليكون ، يؤدي الحقن بالضوء أو التيار إلى تكوين معقدات البورون والأكسجين في رقاقات السيليكون ، مما يقلل من عمر الناقل الأقلية ، وبالتالي إعادة دمج بعض الناقلات المتولدة ضوئيًا وتقليل كفاءة الخلية ، مما يؤدي إلى التوهين الناجم عن الضوء.

خلال النصف الأول من استخدام خلايا السيليكون الشمسية غير المتبلورة ، ستنخفض كفاءة التحويل الكهروضوئي بشكل كبير ، وتستقر أخيرًا عند حوالي 70 إلى 85 في المائة من كفاءة التحويل الأولية.

بالنسبة للخلايا الشمسية HIT و CIGS ، لا يوجد تقريبًا أي توهين ناتج عن الضوء.

4. الغبار وغطاء المطر

تُبنى محطات الطاقة الكهروضوئية واسعة النطاق بشكل عام في منطقة جوبي ، حيث يوجد الكثير من الرياح والرمال ، وقليل من الأمطار. في الوقت نفسه ، فإن تكرار التنظيف ليس مرتفعًا جدًا. بعد الاستخدام طويل الأمد ، يمكن أن يتسبب في فقدان الكفاءة بنسبة 8٪.

5. لا تتطابق المكونات في السلسلة

يمكن تفسير عدم تطابق سلسلة الوحدات الكهروضوئية بوضوح من خلال تأثير البرميل. السعة المائية للبرميل الخشبي محدودة بأقصر لوح ؛ بينما يقتصر تيار الإخراج للوحدة الكهروضوئية على أقل تيار بين مكونات السلسلة. في الواقع ، سيكون هناك انحراف معين في الطاقة بين المكونات ، وبالتالي فإن عدم تطابق المكونات سيؤدي إلى فقد طاقة معين.

النقاط الخمس المذكورة أعلاه هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على الحد الأقصى لطاقة الخرج لوحدات الخلايا الكهروضوئية ، وستتسبب في فقد الطاقة على المدى الطويل. لذلك ، تعد عمليات ما بعد التشغيل والصيانة لمحطات الطاقة الكهروضوئية مهمة للغاية ، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال من فقدان الفوائد الناجمة عن حالات الفشل.
ما مقدار ما تعرفه عن الألواح الزجاجية للوحدات الكهروضوئية؟

زجاج الألواح المستخدم في وحدات الخلايا الكهروضوئية هو زجاج مقسّى بشكل عام بمحتوى منخفض من الحديد وسطح لامع أو من جلد الغزال شديد البياض. غالبًا ما نشير أيضًا إلى الزجاج الأملس مثل الزجاج المصقول أو الزجاج المصنوع من جلد الغزال أو الزجاج الملفوف. سمك اللوح الزجاجي الأكثر استخدامًا هو بشكل عام 3.2 مم و 4 مم ، وسماكة الوحدات الكهروضوئية الشمسية من نوع مواد البناء 5-10 مم. ومع ذلك ، وبغض النظر عن سمك اللوحة الزجاجية ، يجب أن تكون نفاذية الضوء الخاصة بها أعلى من 90 بالمائة ، ونطاق الطول الموجي للاستجابة الطيفية هو 320-1 l 00 نانومتر ، ولها انعكاسية عالية لـ ضوء الأشعة تحت الحمراء أكبر من 1200 نانومتر.

نظرًا لأن محتواه من الحديد أقل من محتوى الزجاج العادي ، فإن نفاذية الضوء للزجاج تزداد. يكون الزجاج العادي مخضرًا عند رؤيته من الحافة. نظرًا لأن هذا الزجاج يحتوي على قدر أقل من الحديد من الزجاج العادي ، فإنه يكون أكثر بياضًا من الزجاج العادي عند النظر إليه من حافة الزجاج ، لذلك يُقال إن هذا الزجاج شديد البياض.

يشير الجلد المدبوغ إلى حقيقة أنه من أجل تقليل انعكاس ضوء الشمس وزيادة الضوء الساقط ، يصبح سطح الزجاج ضبابيًا بالطرق الفيزيائية والكيميائية. بالطبع ، باستخدام المواد النانوية sol-gel وتقنية الطلاء الدقيقة (مثل طريقة رش المغنطرون وطريقة الغمر على الوجهين وما إلى ذلك) ، يتم طلاء طبقة رقيقة تحتوي على مواد نانوية على سطح الزجاج. لا يمكن لهذا النوع من الزجاج المطلي أن يزيد بشكل كبير من سماكة اللوحة فحسب ، بل إن نفاذية الضوء للزجاج تزيد عن 2 في المائة ، مما يمكن أن يقلل بشكل كبير من انعكاس الضوء ، وله أيضًا وظيفة التنظيف الذاتي ، والتي يمكن أن تقلل من تلوث الزجاج. مياه الأمطار والغبار وما إلى ذلك على سطح لوحة البطارية ، حافظ على نظافتها ، وتقليل تسوس الضوء ، وزيادة معدل توليد الطاقة بنسبة 1.5 في المائة ~ 3 في المائة.

من أجل زيادة قوة الزجاج ، ومقاومة تأثير الرياح والرمل والبرد ، وحماية الخلايا الشمسية لفترة طويلة ، قمنا بتقوية لوحة الزجاج. أولاً ، يتم تسخين الزجاج إلى حوالي 700 درجة في فرن تقسية أفقي ، ثم يتم تبريده بسرعة وبشكل موحد بالهواء البارد ، بحيث يتم تشكيل ضغط ضغط موحد على السطح ويتم تشكيل إجهاد الشد بالداخل ، مما يحسن بشكل فعال الانحناء والتأثير مقاومة الزجاج. بعد تقسية لوح الزجاج ، يمكن زيادة قوة الزجاج بمقدار 4 إلى 5 مرات مقارنة بالزجاج العادي.