《新能源装备装配与调试》课件-任务二光伏组件的连接与测试

任务二光伏组件的连接与测试用户在安装光伏发电设备时会有不同的电压电流需求，很多时候不能用一块光伏电池板来满足用户的需求，这就需要将若干块光伏组件进行串并联连接。任务描述相关知识一、光伏组件原理1.本征半导体本征半导体（intrinsicsemiconductor)完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。实际半导体不能绝对地纯净，本征半导体一般是指导电主要由材料的本征激发决定的纯净半导体。在绝对零度温度下，半导体的价带（valenceband)是满带，受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带（forbiddenband/bandgap)进入能量较高的空带，空带中存在电子后成为导市（conductionband),价市中缺少一个电子后形成一个带正电的空位，称为空穴（hole),导带中的电子和价带中的空穴合称为电子一空穴对。上述产生的电子和空穴均能自由移动，成为自由载流子（freecarrier),它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流，分别称为电子导电和空穴导电。在本征半导体中，这两种载流子的浓度是相等的。随着温度的升高或光照时，载流子浓度是按指数规律増长，导电性能増加。2.P型半导体和N型半导体如果在本征半导体中掺入少量的杂质，半导体的导电性能将会大大的改善。在半导体中掺入施主杂质（磷、砷、锑），就得到N型半导体；在半导体中掺入受主杂质（硼、铝、镓），就得到P型半导体。在P型半导体中，空穴占多数，自由电子占少数，空穴是多数载流子，电子是少数载流子。而N型半导体中，电子浓度高于空穴，电子为多数载流子，空穴为少数载流子。但由于掺杂的杂质本身也是电中性的，因此掺杂后的半导体仍然是电中性的。因为P型和N型半导体掺杂的杂质本身是电中性的，因此掺杂后的半导体正负电荷数量是相等是仍然是电中性的。

P型和N型半导体

3.PN结采用不同的掺杂工艺，要把P型半导体与N型半导体结合在一起，电子或空穴将发生扩散运动，从高浓度区向低浓度区移动，从而在交界面处形成PN结（PNjunction)。并在结的两边形成势垒电场，使得电子或空穴的扩散运动达到平衡状态。如图所示。PN结的形成4.光伏组件工作原理光伏组件能量转换的基础是半导体PN结的光生伏特效应。当太阳光照射PN结时，半导体内的原子由于获得了光能而释放电子，产生电子-空穴对，在势垒电场的作用下，电子被驱向N型区，空穴被驱向P型区，从而在PN结的附近形成与势垒电场方向相反的光生电场。光剩电场的一部分抵势垒电场，其余使得N型区域P型区之间的薄层产生了电动势。即光生伏特电动势，当接通外电路时便有电能输出。如图所示。5.光伏组件的串并联连接任务实施1.需求工具光伏组件，12V/20W，数量：4块；钳形表，UT203,数量：1块；工具包，数量：一套；光伏单轴发电平台，数量：一套。2.操作步骤①取一块光伏组件，观察其结构了解光伏组件的安装及结构。②将一块光伏组件移动置室外，让光伏组件正对着自然光线（太阳光对光伏组件垂直照射）。③将光伏组件正负极开路，使用钳形表切换置直流电压档测量光伏组件输出正负极两端断开时的电压，记录开路电压数值，如表3.1.1所示。将光伏组件的正负极直接连接，使用钳形表切换置电流档，测量光伏组件输出正负极两端短路时的电流，记录短路电流数值。尝试改变光伏组件角度，重新测量光伏组件输出特性并将数值填入下面表格中，完成表3.1.1操作内容1。倾斜角度开路电压（V)短路电流（A)

取四块光伏组件，将其牢固的安装在光伏单轴发电平台中，并调整光伏组件倾斜角度正对着日照模拟系统。安装完成后，将光伏组件采用两串两并的方式进行连接方法如图所示，打开日照模拟系统。使用钳形表切换置直流电压档测量光伏组件输出正负极两端输出断开时的电压，记录开路电压数值。使用钳形表切换置电流档测量光伏组件输出正负极两端短路时的电流，记录短路电流数值。尝试改变日照模拟系统光照度大小，重新测量光伏组件输出特性并将数值填入表格中，完成任务