2.3　光伏组件工作原理与技术参数

2.3.1　工作原理

早期光伏发电主要采用离网发电模式，仅需考虑直流供电需求。一般而言，串联36片晶体硅电池可输出18V工作电压，能给12V的蓄电池充电，串联72片晶体硅电池可以给24V的蓄电池充电。现代大规模光伏发电主要采用并网模式，主流产品大都是60片和72片电池串联而成的组件。

晶体硅电池输出的电流随光强呈线性变化，而其电压则受光强影响很小。一片125mm×125mm的晶体硅电池，其工作电流可以达到5A以上，而一片156mm×156mm的电池可以达到8A以上。通常晶体硅组件内的电池多采用串联方式连接。需注意的是，晶体硅电池的电学性能的一致性对于组件的性能至关重要，只有电学性能相同的晶体硅电池才可以相互串联或并联。这里以两片电池为例介绍组件的电学性能。

（1）两片电池性能完全相同，即V₁=V₂，I₁=I₂，那么两片电池串联后，总电压V=V₁+V₂；总电流I=I₁=I₂，相应的I-V曲线如图2-1所示，可见电压是简单叠加，而电流就是单片电池的电流。

图2-1　两片性能相同的太阳电池串联

（2）两片电池性能有差异，即V₁=V₂+Δ₁，I₁=I₂+Δ₂，那么两片电池串联后，V=V₁+V₂，而总电流I等同于最小电流，可近似认为I=I₁（假设I₁最小），相应的曲线见图2-2。在这种情况下，组件的电路损耗比较大。

图2-2　两片性能不同的太阳电池串联

所以在电池串联的组件中，组件电压是所有电池电压的总和，而其中具有最小输出电流的电池限制了组件的总输出电流。由于每片电池之间或多或少都有一些电学性能差异，而且在使用过程中电池的性能也会产生一些变化，因此需要尽量挑选性能参数一致的太阳电池构成组件，以降低电流失配带来的损失。

此外，在组件生产过程中，大电流引起的互连条电阻、焊锡等的功率消耗增加也是一个不容忽视的问题，因此采用小面积电池串接成组件的优势明显。近几年有厂家推出半切片电池组件，它可以减少电流损耗，提高组件功率。但是半切片电池会导致组件中连接点成倍增加，如果处理不好，会带来可靠性问题。因此组件生产时需要综合考虑，优化选择。