太阳能学院

  如果您的家安装了太阳能电池板，那么了解如何正确维护它们就很重要。 忽视太阳能电池板的维护可能会导致效率和性能下降。 它甚至可能使您的保修失效。 好消息是，太阳能电池板几乎不需要维护，而且大部分都能自行维护。 旁注：如果将面板安装在屋顶上，聘请专业人员进行定期检查会更安全。 如果您打算自己完成工作，请务必使用适当的安全装置。 现在让我们检查一下您的清单！ 1. 创建维护清单 确保完成所有事情的最佳方法是将其全部写下来。 使用既定的维护清单将使您井井有条并步入正轨。 本文中包含的几个步骤做了很好的补充。 保留太阳能电池板维护清单的记录。 如果以后出现问题，您有证据证明您已完成定期检查。它还可以让您更轻松地在小问题演变成系统完全关闭之前尽早发现它们。 如果您聘请了专业人员来安装面板，请询问该公司是否提供维护计划。 许多公司都会这样做，这可能包括每年检查和清洁。 至少，该公司可能会为您提供免费的清单。 2. 创纪录的太阳能发电量 太阳能电池板的额定功率代表晴朗夏日的最佳情况。 太阳能电池板产生的能量通常比这个少。 因此，了解太阳能电池板性能是否下降的唯一方法是测量其性能随时间的变化。 首先每周或每月一次中午测量一次性能。 继续这样做一年。 注意：最低性能水平和条件与最高水平和条件。 然后记录平均值。 您现在将了解接下来几年的典型表现。 理想情况下，您使用用户友好的界面来展示和存储此信息。 这样就可以轻松记录特定趋势并做出相应的计划。 3. 查看制造商的太阳能电池板维护指南 面板类型和品牌可能会导致公司建议您保养其产品的方式存在很大差异。 不要只遵循在线建议，而是查看特定面板的信息。 公司应提供以下信息： • 是否可以在面板上行走 • 步行板能承受多少重量 • 使用或不使用哪种材料或化学品 • 多久清洁一次面板 请注意，在寒冷的气候下，太阳能电池板的维护包括在冬季在太阳能跟踪器上添加隔热层。 隔热层可以防止它们在阵风中冻结和折断。 4. 每 6 个月检查一次太阳能接线 当太阳能电池板发生故障时，它们通常会无法打开。 这意味着该面板不再发电或将电力反馈回您家庭的电力系统。 因此，在停电或其他停电期间，太阳能电池板不被视为火灾隐患。 检查是否有磨损、磨损或任何其他可能导致短路的损坏。 如果有任何面板模块故障的迹象，您还应该检查太阳能电池板和接线。 如果您发现接线有任何问题，最好请电工检查并进行维修。 关闭太阳能系统，直到找到太阳能电池板维修技术人员。 5.每月检查你的太阳能电池板 此太阳能电池板维护步骤包括检查太阳能电池板是否有碎片或污垢堆积，这些碎片或污垢可能会阻挡阳光照射到电池上。 此外，还要检查是否有任何裂纹、缺口或损坏的太阳能电池。 如果您的太阳能电池板分成两部分，请检查接缝周围的密封情况。 清洁太阳能电池板时，可以使用带有软喷嘴的花园软管。 请勿使用任何刺激性化学品，因为它们会损坏保护涂层和晶体。 如果您的太阳能电池板发电量不如以前，那么可能是时候请专业人士了。 他们可能会使用商业级高压清洗机。 6. 拧紧螺栓和螺钉 太阳能装置需要大量的螺钉和螺栓。 随着时间的推移，温度变化以及由此产生的收缩和膨胀可能会导致它们松动。 作为太阳能电池板日常维护的一部分，请检查所有螺钉和螺栓以确保它们紧固。 如果需要，请使用扭矩扳手将其拧紧。 松动的螺钉和螺栓不仅仅带来美观问题。 它们可能会导致性能下降。 在最坏的情况下，它们还可能使强风更容易将面板从屋顶上吹走。 如果您的太阳能电池板安装在地面上，请检查它们的稳定性。 如果他们在被推或来回摇晃时稍微松动，请采取措施增加稳定性。 您可以添加更多的木桩或水桶来减轻底座的重量。 7.作为太阳能电池板维护的一部分检查您的屋顶 您的太阳能电池板可以承受自然灾害的直接冲击，从而保护您的屋顶。 它们的使用寿命长达 30 年，可能比您的屋顶更耐用。 如果您没有在更换屋顶的同时进行安装，情况尤其如此。 如果屋顶出现故障，屋顶和面板都可能会塌陷到您的家中。 这可能会导致严重伤害和昂贵的财产损失。 8.因此，定期屋顶检查在维护计划中发挥着不可或缺的作用。 检查屋顶时，检查是否有水渗入接线盒或太阳能电池板。 如果发现任何泄漏，请立即修补。 这是您应该考虑关闭系统的另一个例子。 水和电是一个糟糕的组合。...

光伏 (PV) 电池或太阳能电池的转换效率是指照射到光伏设备上的太阳能转化为可用电力的百分比。提高转换效率是研究的一个关键目标，有助于使光伏技术与传统能源相比具有成本竞争力。 影响转换效率的因素  并非所有到达光伏电池的阳光都会转化为电能。事实上，大部分都丢失了。太阳能电池设计中的多种因素限制了电池转换其接收到的阳光的能力。在设计时考虑到这些因素才能实现更高的效率。 • 波长——光由光子或能量包组成，具有多种波长和能量。到达地球表面的阳光的波长范围从紫外线到可见光范围再到红外线。当光照射到太阳能电池表面时，一些光子被反射，而另一些则直接穿过。一些被吸收的光子的能量转化为热量。其余部分具有适量的能量，可以将电子从原子键中分离出来，从而产生电荷载流子和电流。 • 复合——电流在半导体中流动的一种方式是“电荷载流子”（例如带负电的电子）流过材料。另一种这样的电荷载体被称为“空穴”，它代表材料内不存在电子并且充当正电荷载体。当电子遇到空穴时，它们可能会重新结合，从而抵消它们对电流的贡献。直接复合，即光产生的电子和空穴相遇、复合并发射光子，逆转了太阳能电池中发电的过程。它是限制效率的根本因素之一。间接复合是电子或空穴遇到杂质、晶体结构中的缺陷或界面的过程，使它们更容易复合并以热的形式释放能量。 • 温度——太阳能电池通常在低温下工作效果最佳。较高的温度会导致半导体特性发生变化，导致电流略有增加，但电压会大幅下降。温度急剧升高还会损坏电池和其他模块材料，导致使用寿命缩短。由于照射在电池上的大部分阳光都会变成热量，因此适当的热管理可以提高效率和寿命。 • 反射——可以通过最大限度地减少从电池表面反射的光量来提高电池的效率。例如，未经处理的硅反射超过 30% 的入射光。抗反射涂层和纹理表面有助于减少反射。高效电池将呈现深蓝色或黑色。 确定转换效率   研究人员通过测量光伏设备的性能来预测电池将产生的电力。电功率是电流和电压的乘积。电流-电压关系测量光伏设备的电气特性。如果将某个“负载”电阻连接到电池或模块的两个端子，则产生的电流和电压将根据欧姆定律进行调整（通过两点之间导体的电流与两点之间的电势差成正比）点）。通过将电池暴露在恒定的标准光照下，同时保持恒定的电池温度，并测量不同负载电阻产生的电流和电压来获得效率。

  （如果您正在考虑在家里或企业使用太阳能，那么您希望您的钱能得到最大的回报。） 幸运的是，由于光伏 (PV) 太阳能电池板成本下降和效率提高，太阳能比以往任何时候都便宜。但这里有一些事情需要考虑：计算出太阳能的实际成本不仅仅是面板上的价格标签及其额定功率输出。例如，需要考虑面板的使用寿命。然后是系统的“太阳能产量”——或者说它在一年中实际产生的电力。 太阳能电池板的额定效率和功率输出是在标准实验室条件下进行的。当然，您的太阳能系统不是安装在实验室中的。它正在走向室外，各种因素都可能改变其实际的太阳能产量。这就是为什么能源部太阳能技术办公室 (SETO) 正在资助研究更好、更坚固的模块，这些模块可以在不太理想的条件下使用更长时间并产生更多电力。请继续阅读，了解外界合谋削减太阳能产量的三种方式，以及 SETO 资助的项目如何制定解决方案。 伙计，这很热门 高温会降低太阳能电池的电压——正如您可能猜到的那样，这是一件坏事。在炎热的夏季，传统的屋顶太阳能组件可能会损失高达 30% 的电力输出。亚利桑那州立大学的研究人员正试图通过改进太阳能光伏模块的背板（或底层）来解决这个问题，背板充当电绝缘体，保护模块免受湿气和其他环境损害。通过研究具有不同导热特性的背板，该团队希望使太阳能电池板保持凉爽并提高在炎热天气下的性能。 污垢确实会造成伤害 面板断电的另一种原因就是它们变脏。“污染”（太阳能行业中的众所周知）的影响因地点而异，但 10% 的发电量损失并不罕见。对环境条件和面板维护程序的研究可以帮助我们更好地了解面板如何以及为何因污垢而失去电力，从而可以更好地预测从一个太阳能系统到另一个太阳能系统的污染情况，并对光伏组件玻璃进行更有效的防污处理。 阴暗的情况 虽然热量和污垢以非常简单的方式降低了太阳能电池板的能量产量，但阴影要复杂一些。当微弱的云层掠过太阳能模块时，功率水平就会降低。然而，有时光线会被永久性结构完全或定期阻挡（例如仅遮挡模块一部分的电线杆），这实际上会导致“热点”，随着时间的推移会损坏模块。

太阳能制造涵盖整个太阳能价值链的产品和材料的生产。虽然存在一些聚光太阳能热制造，但美国的大多数太阳能制造都与光伏（PV）系统有关。这些系统由光伏模块、机架和布线、电力电子设备以及系统监控设备组成，所有这些都是制造出来的。 光伏组件制造 硅光伏 大多数商用光伏模块都依赖晶体硅作为吸收材料。这些模块具有多个通常彼此分开进行的制造步骤。 • 多晶硅生产——多晶硅是一种高纯度、细晶硅产品，根据生产方法，通常为棒状或珠状。多晶硅的制造方法通常依赖于高反应性气体，主要使用冶金级硅（从石英砂中获得）、氢气和氯气合成。在一种称为西门子工艺的工艺中，硅-氢-氯化合物气体通过加热的硅丝，破坏分子键并将硅原子沉积在丝上，最终长成一根大的 U 形多晶硅棒。氢和氯原子在封闭循环中重复使用。为了防止灯丝污染高纯度多晶硅，灯丝本身也由纯硅制成。在另一种方法中，小硅珠位于倒锥形容器的底部，其中泵入硅和氢的化合物气体，导致小硅珠漂浮在表面附近。加热容器会导致硅氢键断裂，从而导致硅原子沉积在小珠上，直到它们太重而无法漂浮并落到容器底部，在那里它们被收获以备使用。 • 硅锭和硅片生产——为了将多晶硅转变为硅片，将多晶硅放入容器中，加热直至多晶硅形成液态物质。在一种称为直拉法的工艺中，通过将小晶种接触液体表面并缓慢向上拉动来生长大的圆柱形单晶硅锭。在另一种称为定向凝固的过程中，液体物质缓慢冷却，直到从下向上凝固，形成大晶粒多晶硅锭。然后使用金刚石涂层线锯将硅锭切成非常薄的晶圆。产生的硅锯末称为切口。虽然不太常见，但无切口晶圆生产可以通过从硅熔池中拉出冷却层，或使用气态硅化合物将硅原子薄层沉积到晶圆形状的晶体模板上来实现。 • 电池制造——硅片随后被制造成光伏电池。第一步是对晶圆表面进行化学纹理处理，以消除锯切损​​伤并增加晶圆暴露在阳光下时进入晶圆的光线量。后续流程根据设备架构的不同而有很大差异。大多数电池类型都要求将晶圆暴露于含有电活性掺杂剂的气体中，并在晶圆表面涂上一层可提高电池性能的涂层。用于电触点的银金属丝网印刷在电池类型中也很常见。 • 模块组装——在模块组装设施中，镀有焊料的铜带将一个电池前表面的银母线连接到相邻电池的后表面，这一过程称为“连接”和“串接”。互连的电池组面朝下布置在覆盖有聚合物密封剂的玻璃板上。将第二片密封剂放置在正面朝下的电池顶部，然后放置坚韧的聚合物背板或另一块玻璃。整堆材料在烤箱中层压，使模块防水，然后安装铝框架、边缘密封剂和接线盒，接线盒中的带子连接到二极管，以防止任何电流倒流。来自接线盒的电缆将模块产生的电流传送到相邻模块或系统的电力电子设备。 货架系统 • 用于支撑屋顶或野外光伏模块的支撑结构通常称为支架系统。光伏支架系统的制造根据安装地点的不同而有很大差异。地面安装式货架由钢制成，通常经过涂层或镀锌以防止腐蚀，并且需要混凝土基础。大型地面安装系统通常使用单轴跟踪机制，帮助太阳能电池板跟随太阳从东向西移动。跟踪需要电机和轴承等机械部件。也可以使用固定式货架（称为“固定倾斜”）。屋顶安装式货架取决于屋顶的类型。对于平屋顶，例如大型商业或工业建筑的屋顶，使用固定倾斜钢架。它通常附着在屋顶上的重块上。对于倾斜的住宅屋顶，货架设计用于牢固地固定在椽子上，并将模块固定在屋顶上方几英寸处。这使得气流可以冷却模块的后部，从而提高其性能。 电力电子 • 光伏模块的电力电子器件（包括功率优化器和逆变器）组装在电子电路板上。该硬件将太阳能电池板产生的直流 (DC) 电转换为电网使用的交流 (AC) 电。了解有关逆变器工作原理的更多信息。 • 组装从电路板模板开始。使用机器人技术在晶体管和二极管等小型元件放置处印刷焊膏。有时，较大的元件（例如电容器和变压器）是手工放置在电路板上的。一旦所有组件就位，电路板就会穿过熔炉中的焊浴以连接组件。整个板涂有漆并密封在带有外部连接端口的防水外壳中...

太阳能光伏组件是发电的地方，但只是完整光伏 (PV) 系统的众多部件之一。为了使产生的电力在家庭或企业中有用，必须采用许多其他技术。 安装结构  光伏阵列必须安装在稳定、耐用的结构上，该结构可以支撑阵列并承受数十年的风、雨、冰雹和腐蚀。这些结构以固定角度倾斜光伏阵列，该角度由当地纬度、结构方向和电力负载要求决定。为了获得最高的年发电量，北半球的组件指向正南，并倾斜与当地纬度相同的角度。机架安装是目前最常见的方法，因为它坚固、通用且易于构造和安装。更复杂和更便宜的方法仍在不断开发。 对于安装在地面上的光伏阵列，跟踪机制会自动移动面板以跟随太阳穿过天空，从而提供更多的能量和更高的投资回报。一轴跟踪器通常设计用于从东到西跟踪太阳。两轴跟踪器允许模块全天保持直接指向太阳。当然，跟踪涉及更多的前期成本，复杂的系统更昂贵并且需要更多的维护。随着系统的改进，成本效益分析越来越倾向于对地面安装系统进行跟踪。  光伏建筑一体化 虽然大多数太阳能模块都放置在专用的安装结构中，但它们也可以直接集成到屋顶、窗户或外墙等建筑材料中。这些系统被称为光伏建筑一体化（BIPV）。将太阳能集成到建筑物中可以通过组合冗余部件来提高材料和供应链效率，并通过使用现有的建筑系统和支撑结构来降低系统成本。BIPV 系统 可以为建筑物中的直流 (DC) 应用（如 LED 照明、计算机、传感器和电机）提供电力，并支持电网集成的高效建筑应用（如电动汽车充电）。BIPV 系统在广泛使用方面仍面临技术和商业障碍，但其独特的价值使其成为传统安装结构和建筑材料的有前途的替代品。 逆变器  逆变器用于将太阳能光伏组件产生的直流（DC）电转换为交流（AC）电，用于本地传输电力以及我们家庭中的大多数电器。光伏系统 要么有一个逆变器来转换所有模块产生的电力，要么有连接到每个单独模块的微型逆变器。单个逆变器通常更便宜，并且在需要时更容易冷却和维修。微型逆变器允许每个面板独立运行，例如，如果某些模块可能被遮挡，这将非常有用。预计在光伏阵列 25 年的使用寿命内，逆变器至少需要更换一次。 先进的逆变器或“智能逆变器”允许逆变器和电力公司之间进行双向通信。这可以自动或通过与公用事业运营商的远程通信来帮助平衡供需。允许公用事业公司深入了解（并可能供应和需求的控制使他们能够降低成本，确保电网稳定，并减少停电的可能性。 贮存 电池可以存储太阳能光伏能源，因此我们可以在夜间或当天气因素阻止阳光照射到光伏电池板时用它为我们的家庭供电。它们不仅可以在家庭中使用，而且电池在公用事业中也发挥着越来越重要的作用。当客户将太阳能反馈回电网时，电池可以将其存储起来，以便稍后返回给客户。电池使用的增加将有助于我国电网的现代化和稳定。...

当光线照射到光伏 (PV) 电池（也称为太阳能电池）时，光线可能会被反射、吸收或直接穿过电池。光伏电池由半导体材料组成；“半”意味着它的导电性能比绝缘体好，但不如金属等良导体。光伏电池中使用了多种不同的半导体材料。 当半导体暴露在光下时，它会吸收光能并将其转移到材料中带负电的粒子（称为电子）。这种额外的能量允许电子以电流的形式流过材料。该电流通过导电金属触点（太阳能电池上的网格线）提取，然后可用于为您的家庭和电网的其他部分供电。 光伏电池的效率就是电池发出的电量与照射在其上的光的能量之比，这表明电池将能量从一种形式转换为另一种形式的效率。光伏电池产生的电量取决于可用光的特性（例如强度和波长）以及电池的多种性能属性。 光伏半导体的一个重要特性是带隙，它表明材料可以吸收哪些波长的光并将其转换为电能。如果半导体的带隙与照射在光伏电池上的光的波长相匹配，那么该电池就可以有效地利用所有可用的能量。 下面详细了解光伏电池最常用的半导体材料。 由不同硅材料制成的三种太阳能电池的图片：薄膜、单晶硅和多晶硅。 硅  迄今为止，硅是太阳能电池中最常用的半导体材料，约占当今销售模块的 95%。它也是地球上第二丰富的材料（仅次于氧气），也是计算机芯片中最常用的半导体。晶体硅电池由相互连接形成晶格的硅原子组成。这种晶格提供了一种有组织的结构，使光能更有效地转化为电能。 目前，由硅制成的太阳能电池具有高效率、低成本和长寿命的特点。组件预计可持续使用 25 年或更长时间，在此之后仍能产生超过 80% 的原始功率。 薄膜光伏  薄膜太阳能电池是通过在玻璃、塑料或金属等支撑材料上沉积一层或多层光伏材料制成的。目前市场上的薄膜光伏半导体主要有两种类型：碲化镉 (CdTe) 和铜铟镓二硒化物 (CIGS)。两种材料都可以直接沉积到模块表面的正面或背面。 CdTe 是继硅之后第二常见的光伏材料，CdTe 电池可以使用低成本制造工艺来制造。虽然这使它们成为一种具有成本效益的替代方案，但它们的效率仍然不如硅那么高。CIGS 电池具有光伏材料的最佳特性，并且在实验室中具有高效率，但组合四种元素所涉及的复杂性使得从实验室到制造的过渡更具挑战性。CdTe 和 CIGS 都需要比硅更多的保护，才能在户外长期运行。 钙钛矿光伏 钙钛矿太阳能电池是薄膜电池的一种，以其特征晶体结构命名。钙钛矿电池由多层材料制成，这些材料被印刷、涂覆或真空沉积到下面的支撑层（称为基板）上。它们通常易于组装，并且可以达到与晶体硅类似的效率。在实验室中，钙钛矿太阳能电池效率的提高速度比任何其他光伏材料都要快，从 2009 年的 3% 提高到 2020 年的 25% 以上。为了实现商业可行性，钙钛矿光伏电池必须变得足够稳定，能够在户外生存 20 年，因此研究人员正在努力使它们更加耐用并开发大规模、低成本的制造技术。...

什么是光伏 (PV) 技术及其工作原理？光伏材料和器件将阳光转化为电能。单个光伏器件称为电池。单个光伏电池通常很小，通常产生约 4 或 5 瓦的电力。这些细胞由不同的半导体材料制成，通常小于四根人类头发的厚度。为了能够在户外使用多年，电池被夹在玻璃和/或塑料组合的保护材料之间。 为了提高光伏电池的功率输出，它们被连接在一起形成更大的单元，称为模块或面板。模块可以单独使用，也可以将多个模块连接起来形成阵列。然后将一个或多个阵列连接到电网，作为完整光伏系统的一部分。由于这种模块化结构，光伏系统可以满足几乎任何电力需求，无论大小。 光伏组件和阵列只是光伏系统的一部分。系统还包括将面板指向太阳的安装结构，以及将模块产生的直流 (DC) 电转换为交流 (AC) 电的组件，用于为您的所有电器供电。家。