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中規模電廠

中規模電廠

  容量介於 10kWp~100kWp之中規模電廠,與小規模電廠比較,相對地安置模板所需場所面積較大,整個系統雖較複雜,如果以小容量換流器來設置,系統結構與小規模相同,只是多套小規模系統的組合體。

 

農場斜屋頂搭載光電模板
換流壁掛於室外屋簷下

學校體育館立面牆設置光電模板(1)
學校體育館立面牆設置光電模板(2)

以太陽能模板為電源的充電站
模板配置加油站上對能源供應/利用相互輝映

前圖加油站傍晚景象
帷幕玻璃牆外另一道吸能牆

建築物設計時融入太陽光電系統
經設計建築外形的太陽光電系統

大面積採光罩由透光型光電模板組成
高透光率模板讓人無法察覺它的存在

規劃大面積平屋頂配置光電模板
薄膜非晶矽光電模板應用例

有效利用工斜廠屋頂的光電模板
依附建築外形曲面的可彎曲非晶矽模板

可彎曲非晶矽模板鋪設場景
高速公路上具隔音/反射光電模板

具美化建築外形光電模板牆
部分牆面設置光電模板

具幾何圖形光電模板立面牆
工廠/學校停車棚牆設置光電模板(1)

工廠/學校停車棚牆設置光電模板(2)
辦公大樓外加第二道太陽光電牆

大樓外具遮陽功能太陽光電牆
地下停車場出入口具建築景觀設置光電模板(2)

 

 

小規模電廠

小規模電廠

設置容量小於 10kWp 之太陽光電系統屬於小規模電廠,這種容量在尋求模板裝置地點最容易達成,整個設置經費比較容易接受,推行太陽光電屋頂計畫之國家,皆以小規模之容量為基準。

  這種規模一旦普遍設置,等於是將電廠分散化,可但可減少電力公司長程輸電線路損失,日益增高的電力容量設置壓力也獲得舒緩。

 

工廠廠房斜屋頂設置光電模板
建材型太陽能模板當成屋瓦使用

透光型光電模板柔化室內光線
透光型模板以窗戶建材形式來使用

斜屋頂設置光電模板
斜屋頂設置光電模板

天井以透光型BIPV模板取代玻璃
家家戶戶皆設置模板的太陽光電社區

可彎曲薄膜非晶矽模板安置於車棚上方
透光型模板是窗戶的一部分

另一太陽光電社區
屋頂覆以光電模板是一良好阻隔熱源方法

屋瓦建材型光電模板安置過程
屋頂是良好日照條件地點

工廠廠房斜屋頂設置光電模板
教室西側走廊裝置模板解決西晒問題

遊客表演台上方設置光電模板做為遮陽(雨)
走廊上方亦是光電模板良好棲身處

走(車)道上方配置透光型光電模板
住宅斜屋頂加裝光電模板

住宅斜屋頂安置光電模板
頂樓平屋頂以BIPV光電模板做為遮陽棚

 

 

混合型系統
混合型系統
併網型系統當市網停電時需馬上停上運轉,造成無電可用困擾,加入獨立型繼續供電優點成為混合型,因此混合型在平常市電供電時是併網型,當市電停電時即演變成獨立型,由於安全考量,兩種運轉模式供應之輸出回路是分開的,即併網運轉模式時,輸出回路是與市電併聯,獨立運轉模式時,輸出是市電隔離的獨立回路。
具防災功能混合型
 
下圖中將併網型與獨立型兩套系統結合即為混合型,使用相同的PV陣列,以切換開關來選擇併網或獨立模式,在市電正常供電時切換開關1置於併網型,緊急負載由切換開關2取自交流市電;當市電停電時,併網型偵測到孤島現象時停止運轉,緊急負載切換開關2切換至獨立型繼續供電,再將切換開關1切換至獨立型位置,讓PV陣列改變至對蓄電池充電,緊急負載在發生天災而停電時尚有電源可用,又稱為防災型;系統中切換開關2可以自動方式切換,但切換開關1牽涉到安全性問題,以人工方式來切換為宜。

具防災功能混合型系統

上圖中需考慮PV陣列電壓是否吻合兩套系統的電力調節器,併網型換流器通常是高電壓輸入而一般獨立型換流器是低電壓輸入,可以一般變頻器來取代換流功能,唯蓄電池電壓及充電控制器規格必須相互協調。
如果獨立型系統電壓不能與併網型系統搭配,就必需針對兩種型式特別設計,在模式改變時,PV陣列的組列/陣列組合可以改變,下圖由兩個電磁接觸器(Magnetic Contactor)控制組列組合應用例,當接觸器A動作時PV陣列由4串3並所組成(低壓),接觸器B動作時陣列由12串1並所組成(高壓),這兩個接觸器必須以機械或電氣方式連鎖來避免同時接通。

可改變組列組合應用例

防災型系統也可以選擇市售不斷系統UPS(Uninterrupped Power System)來取代獨立型換流器,系統架構如下圖,如果不考慮由市電來充電,可於UPS蓄電池端加一二極體來阻斷。

具防災功能UPS與併網型混合應用例

具自力運轉模式的混合型系統
 
有些併網型換流器具有自立運轉模式,在市電停電時,可以手動方式將切換開關置於自立運轉模式位置,由獨立自力運轉輸出回路來供給緊急負載,換流器沒有蓄電池及充電電路設計,緊急負載僅能於白天有陽光時使用,由於日照強度受大氣影響,起伏變化幅度很大,緊急負載只能是小負載,PV陣列上獲得功率無法有效利用。

具防災功能UPS與併網型混合應用例

優點
 
獨立型系統由於蓄電池每天循環充放電加速更換蓄電池頻率,如果緊急負載平時由市電供給,閒置PV陣列又覺得過於浪費,此時以有效率幾乎不需維護的併網型運作,在市電停電時才於獨立型模式運作,來減緩更換蓄電池頻度,因此混合型系統融合了兩種系統的優點。
缺點
 
混合型由於系統複雜,系統上配置蓄電池在管理及維護方面,需有專人負責。
併網型系統
併網型系統
太陽能陣列直流輸出經併網型專用換流器,將換流器轉換之交流輸出與交流市電直接併聯即為併網型系統(Grid-connected System),換流器以最大功率追蹤MPPT(Maxmum Power Point Tracking)準則,將光能以最佳效率轉換成交流電,系統上沒有配置蓄電池組(Battery Bank),日後不會有更換蓄電池的困擾,是目前推廣太陽光電發電的主流系統。
電力電子元件開發與控制技巧實現
 
併網型的誕生主要歸功於電力電子元件研發及控制技巧的實現,在以前要將換流器交流輸出與交流市電併聯,在技術上得面臨嚴厲的考驗,稍有不慎即會損壞換流器及影嚮電力系統品質,時至今日併網型換流器無論在功能及保護措施均相當成熟,加上各國對併網型系統推廣,因此市電能到達處非併網型莫屬。
白天發電功率高於用電功率時,多餘功率會饋入市網;在發電功率低於用電功率時,不足功率部分會由市網匯入,發電功率多寡對負載不會造成任何影響,獨立型在這方面是望塵莫及。

發電功率大於交流負載多餘功率饋入市電

發電功率小於交流負載不足部分由市電匯入

可售電系統
 
併網型系統由於白天有多餘未用完電能,這些電能會饋入當地電力公司配電線路,因此牽涉到售電問題,這還得配合當地電力公司態度與國家能源政策,在很多國家以法令規範電力公司以高於市價電價收購。

併網型系統可將餘電售電給電力公司
獨立型系統
獨立型系統
獨立型是指未與其他電力網或發電機組併聯的太陽能光電發電系統,由於只有白天才能發電,在夜間使用時,就必須要有儲能裝置"蓄電池",常使用於電力網(市電)無法到達之處,如高山或沙漠等等…,蓄電池每天充放電使用,2~3年循環壽命即需更換,長時間使用下來,維護成本佔了一筆開銷,因此除非市電無法到達,獨立型系統是一般是不受鼓勵。
無蓄電池獨立型系統
 
獨立型系統如果能於日間使用負載,就不須蓄電池裝置,改善獨立型缺點,提高實用價值,譬如農業灌溉的揚水幫浦系統,利用白天有日照時幫浦運轉,夜間時即停止運轉。
供應照明小負載
 
獨立型如要供給夜間照明負載,就必須有蓄電池裝置,連續陰雨天的續航力,在設計上較複雜,這種系統偏向僅供應必要的照明負載,照明負載如果是直流裝置,電力調節器具備對蓄電池充電控制功能及放電功能的控制器即可。
蓄電池規格一般是6、12或24V,超過此等電壓必要將蓄電池串聯來使用,串聯蓄電池在充電及放電過程難以均化,因此獨立型偏向12、24或48V低電壓系統,在PV陣列電壓不若併網型常高達250~400V。
獨立型通常僅能供應照明負載
太陽能路燈即是一個迷你型獨立系統,,白天模板將光能轉換成直流電能,經充電控制器對12V蓄電池充電,充電控制器必須偵測模板電壓,模板電壓有無為白天與夜晚分別,當模板電壓超過蓄電池電壓進行充電,待蓄電池達到飽和電壓充電電路即行切離,模板無電壓輸出(夜晚)一段時間由放電控制器放電,點亮照明器具,點亮時間可由控制器設定,控制器也必須偵測蓄電池電壓,低於截止電壓時放電動作即時停止。
緊急電源供應
 
 
負載由市電與獨立型供給必須以機械連鎖來保護

系統缺點
 
獨立型系統中因配置了蓄電池裝置,蓄電池在每天進行充放電循環動作,蓄電池循環壽命令系統經濟效益奇差無比,我們以12V 50Ah蓄電池為例,假設充放電率為40%,每天供給電能12V 20Ah,折合240Wh,蓄電池循環壽命800次,800次的循環供應了240Whx800=192000Wh,即為192度,每度電以台幣3元計算,經濟效益有 3 x192=576元,連更換蓄電池費用還不夠,惶論維護與人工成本,在有市電的地方,實在沒有道理設置獨立型系統。

目前有很多太陽能設備被廣泛使用於公共設施上,而這些設施要取得市電並非有困難,卻選擇配置蓄電池的獨立型系統,盲目追求科技與推廣教育作祟下,做了很嚴重的錯誤示範。試想製造模板即需付出相對傳統石化能源代價,日後蓄電池公害問題又有待解決,在尋求替代能源之際,應站在能源立場斟酌系統是否有意義與可行性。

 
電力調節器
電力調節器
PV系統中,不管是電池充/放電(Charge/Discharge)控制,或將直流轉換成交流設備,於電路上均是做電力調節工作,類似冷氣機(Air Conditioner)之空氣調節功能,因此這些設備統稱為電力調節器(Power Conditioner)。
獨立型電力調節器
 
在配有蓄電池的獨立型系統中,電力調節器功能主要在做充電與放電調節,白天日出時充電控制器將PV陣列獲得直流輸出對蓄電池進行充電,夜晚時放電控制器再將蓄電池電能點亮照明設備,這種模式不需將蓄電池直流轉換成交流,祇要選擇與蓄電池電壓吻合的直流燈具即可。
整個PV系統中,充電控制器效能好壞對整體效率有極大的影響力,下圖為簡單型無最大功率點追蹤MPPT功能運作範圍,當蓄電池電壓範圍介於Vmin~Vmax之間,在三個不同日照強度下,充電控制器僅能隨蓄電池端電壓工作於不同日照強度A、B、C軌跡之PA1~PA2、PB1~PB2、PC1~PC2範圍內,由於未能工作於最大功率點MPPA、MPPB及MPPC,因此會有約30%以上之損失。

無MPPT功能充電控制器運作範圍

有MPPT功能充電控制器能依不同日照強度隨時工作於最大功率點,當蓄電池達飽和電壓時充電控制器必需停止充電,過度充電不但未能增加蓄電量反而縮短蓄電池壽命;飽和電壓大小會隨著蓄電池種類有所差異。
有些充電控制器可由PV陣列及交流市電取用,這種充電控制器主要以電源穩定度為設計重點,應用於不斷電系統UPS(Uninterruptted Power System),並不考慮PV系統效能,因此常造成夜晚時交流市電已經將蓄電池充滿,白天卻無法利用PV陣列來充電。

以UPS為考量而設計的充電控制器

放電控制器以開/關(On/Off)動作來啟閉用電負載,當蓄電池下降至截止電壓時,控制器強迫將電路切離,避免蓄電池過度放電,縮短蓄電池使用壽命;有些控制器外加導通時間設定,可以達到自動切斷的功能。
獨立型換流器
 
獨立型系統要供應交流市電規格的照明負載,系統中就必須有將蓄電池直流轉換成交流的換流器設備,換流器依輸出波形有矩形波(Square Wave),準正弦波(Modified Sine Wave)及真正弦波(True Sine Wave)。

換流器依輸出波形的分類

 
矩形波由於電路簡單,價格最便宜,可是諧波成分大對鄰近無線電設備容易造成干擾,電力品質最差,對用電設備也有不良影響;真正弦波電力品質最佳,由於需額外濾波元件,會增加重量及體積,可是對用電設備的低衝擊是值得信賴。
併網型電力調節器
 
併網型換流器由PV陣列輸出之直流電壓轉換成交流市電,一方面對直流輸入端調節電流大小,讓PV陣列工作於最大功率點MPPT,以獲取最大能量,另一方面偵測交流市電相位與電壓以電流輸出方式強迫將交流輸出,這些功能是一般工業用換流器所沒有的,因此併網型換流器是針對太陽光電發電設計專屬規格產品。

併網型換流器有別於工業應用換流器

 
併網型換流器規格
 
換流器輸出因與交流市電並聯,在規格上需特別注意,輸入端必須與太陽能陣列搭配外,輸出端也要吻合當地市電壓與頻率,孤島效應偵測一般採被動式及主動式雙重防護:
1.被動式:量測電壓、頻率與相位幅度,當超過範圍設定值時,做為切離市電之依據。
2.主動式:電力系統的不確定性,被動式保護尚無法完全判斷,須再加入偵測線路阻抗並計算電壓頻率及相位變化率,當超過範圍時主動切離市電 。
換流器規格主要分成:輸入端、輸出端、保護功能及其他。

輸入端

輸入端規格有:
  • 最大DC功率(Max. DC power)
  • 最大DC電壓(Max. DC voltage):PV陣列可能最高電壓需低於此規格。
  • MPPT電壓範圍(PV-voltage range):可以追蹤最大功率點電壓範圍,日照強度受大氣影響變化極大,相對地變動範圍的PV最大功率點電壓必需是MPPT電壓範圍。
  • 最大輸入電流(Max. input current):可允許輸入最大電流。
  • 最大組列數(Max. number of strings):快速連接器MC有幾組可供輸入數。 
     

輸出端

輸出端規格有:
  • 最大AC功率(Max. AC voltage)
  • 標稱AC功率(Nominal AC power)
  • 饋網電流三次諧波(THD of grid current)
  • 標稱AC電壓(Nominal AC voltage)
  • 標稱AC額定頻率(Nominal AC frequency)
  • 功率因數(Power factor):輸出電壓與電流相位角Θ(Phase Angle)餘弦值,即CosΘ。

保護功能及其他

  • 最高效率(Max. efficiency):交流輸出功率除以直流輸入功率百分比最大值。
  • 歐洲效率(Euro-eta):歐洲效率是另一種效率表示方式,定義是根據標稱功率之5%、10%、20%、30%、50%及100%五個工作點的效率予以加權計算而得,表示式如下:
    η=0.03η5+0.06η10+0.13η20+0.1η30+0.48η50+0.2η100
  • 防護等級IP(International Protection):防護等級以IP帶頭,後由2位數字組成,第一個數字表示對於固體外來物質的防護等級,第二個數字表示對於水的防護等級,例如:IP65為密閉防塵、對噴射水具防護等級,下表為兩位數字代表意義。

表(1):防護等級數字代表意義
第一個數字
0
無防護
1
防護直徑大於或等於50mm的固體外來物質
2
防護直徑大於或等於12.5mm的固體外來物質
3
防護直徑大於或等於2.5mm的固體外來物質
4
防護直徑大於或等於1.0mm的固體外來物質
5
防塵(灰塵並非完全隔離)
6
密閉防塵
第二個數字
0
無防護
1
對垂直掉落水滴的防護
2
當護罩傾斜15度時對垂直掉落水滴的防護
3
對灑水的防護
4
對潑濺水的防護
5
對噴射水的防護
6
對強壓噴射水柱的防護
7
對短時間浸入水中(30分鐘)的防護
8
對持續性浸入水中的防護

 
蓄電池
蓄電池
鉛蓄電池是可循環充放電二次電池,由於價格低廉,目前還是應用在獨立型太陽能光電發電系統最普遍儲能裝置。
鉛蓄電池分類
 
鉛蓄電池依使用來分類有:車用及備用電力使用,車用鉛蓄電池通常設計成短薄電極板來降低內電阻,以提供較大馬達啟動電流,極板可損耗壽命週期較短,不適合使用太陽能系統上,太陽能系統常供應緊急備用電源或是照明設備,不支援馬達旋轉類設備,因此不需要大啟電電流特性,選用備用電力專用之蓄電池,極板厚的特點,可延長蓄電池使用年限,一般備用電力電池又稱為點燈用電池。
鉛蓄電池工作原理
 
 
 
鉛蓄電池容量
 
電池於室溫25℃下,以定值放電電流(Ampere)與持續放電至放電終止電壓之小時數(Hours)乘積Ah為電池容量,將電池容量Ah於放電1小時為容量電流單位1CA(Capacity Ampere),一般定值放電電流取0.05CA(或20小時放電時間),終止電壓取1.75V/cell,以一12V 40Ah鉛蓄電池為例即以2.0A(40Ax0.05)可放電20小時即40Ah之容量,如放電流以1.0A可放電40小時。
鉛蓄電池在小於0.05CA放電電流時,大致上Ah容量保持固定,當提高放電電流時,Ah容量相對減少,下表以12V 40Ah蓄電池在不同放電電流時所呈現不同容量

項次放電電流(CA)放電電流(A)終止電壓(V)放電時間(h)放電容量(Ah)
10.052.0010.52040
20.176.8010.2534
30.2339.3310.2328
40.624.009.6124

因此Ah容量係在20小時以上放電時間之容量值,放電電流超過0.05CA時,Ah容量須適度減少,
充電特性
 
充電後期在水中產生氫與氧氣釋出,對電解液有擾動現象,均勻上下層電解液比重,避免酸成層化的形成,因此蒸餾水的損失需定期維護。
鉛蓄電池在過度充放電,容易造成電解液比重不均勻,此時上層比重可能低於1.2kg/dm3而下層可能高於1.4kg/dm3,由於比重不同,形成上層電壓低下層電壓高現象,於電池內部產生循流降低蓄電池容量。
 
放電特性
 
放電期間電壓由 1.9~1.75V之間,過度放電會減少電池壽命,縮短電池壽命原因與放電深度、放電速率及蓄電池溫度有關,其中放電深度一項,攸關電池壽命主要原因,有些蓄電池在過度放電後即造成嚴重性損壞,再也無法充電繼續使用,放電深度越深,循環充放電壽命即行縮短,因此蓄電池絕對避免作過度放電,因此要提高使用壽命,放電率不要訂的太高,以20%來設計是一個很合理準則,當蓄電池放電電壓低至1.75V蓄電量在80%時,需強迫切斷電路停止繼續放電。
放電速率也會影響電池壽命,大的放電率造成
氣即在池是過度放電對電池,低的放電速率可以增加容量,增加容量原因有:
  • 電極板表面細孔不被阻塞,酸能深入浸透電極板內。
  • 有較低內電阻,低電流通過造成功率損失小。
     
太陽能組列
太陽能組列
組列組成
 

  將多只模板正(+)與鄰近模板負(-)依序串聯即成為組列(String),假設模板規格如表(1),10只模板串聯成的組列規格即成為表(2)。
10個模板組成的組列
表(1).模板規格表(2).組列規格
峰瓦功率(Wp)60W
最大功率電壓(Vmpp)17.1V
最大功率電流(Impp)3.5A
開路電壓(Voc)21.1V
短路電流(Isc)3.8A
峰瓦功率(Wp)600W
最大功率電壓(Vmpp)171V
最大功率電流(Impp)3.5A
開路電壓(Voc)211V
短路電流(Isc)3.8A

  模板串聯成組列後,組列電流與模板電流相同,電壓卻是各模板電壓和,連接成組列的目的在獲得較高的電壓。
模板數決定
 
  一個組列可以是由一只或以上模板組成,要由多少模板組成,要視系統電壓來決定,在獨立型系統中通常是低電壓12V、24V、48V系統(蓄電池電壓),假設是48V系統,模板規格同表(1),則組列是由四只模板構成,表(1)是12V系統電壓模板,如換成24V系統電壓模板,2只模板即可。
  併網型系統要由換流器輸入端規格來決定,假設換流器輸入端規格如表(3),模板數由紅色部分規格所限制,首先我們先看最大DC電壓500V,當換流器未運轉時模板處於開路狀態,500V即為模組開路最高限制電壓,組列模板數23片是最大數(21.1 x23= 485.3),事實上還必須詳細考慮溫度及日照強度影響,Voc=21.1V是在標準測試環境(AM 1.5溫度 25日照強度1000W/m2)下數據,當日照強度超過1000W/或溫度低於25Voc值即相對提高,因此取22只。
  再來考慮換流器MPPT電壓範圍200-500V,對應至模板可以由12~29只(205.2V~495.9V),但最大DC電壓限制在22只,加上較低日照強度可能模板Vmpp低於15V,因此組列可以由14~22只模板組成。
  組列可以由14~22只模板組成,那到底要選擇多少只呢?換流器在輸入較高電壓時會有較佳效率表現,因此模板數取19~22會是一個理想範圍。

表(1).換流器輸入端規格
最大DC功率(Max. DC power)3820W
最大DC電壓(Max. DC Voltage)500V
MPPT電壓範圍(PV voltage range)200-500V
最大輸入電流(Max. input current)20A

 
旁路二極體
 
  組列在實際應用時某區域之模板可能受地形影嚮而被遮蔭,受遮蔭模板會有有其他模板Ipv電流強迫流過電池PN接合面造成熱功率損失(Vpn x Ipv),為避免這種熱點損耗影響模板壽命,模板製造廠商會於模板接線盒加入一二極體(Diode)與模板輸出反向並聯,這個二極體係做為模板遮蔭時之旁路用途, 因此稱為旁路二極體(Bypass Diode)。

組列中受遮蔭模板有電流 Ipv強迫流過

  受遮蔭模板在旁路二極體作用時,該模板即無輸出,組列上模板數即等效減少,這也是組列上模板數要取較大之因素。

二極體將 Ipv旁路遮蔭模板即無輸出

 
太陽能陣列
太陽能陣列
陣列組成
 
組列在與系統能夠搭配或能被換流器接受輸入端規格,可是電流卻無法增加,要增加電流量就必須將同規格多串的組列並聯起來成陣列(Array),我們假設組列規格如表(1),3個組列並聯成的陣列規格即如表(2),這樣組成也可稱為20串3並的陣列。

由3個組列組成陣列

表(1).組列規格表(2).陣列規格
峰瓦功率(Wp)1,200W
最大功率電壓(Vmpp)342V
最大功率電流(Impp)3.5A
開路電壓(Voc)422V
短路電流(Isc)3.8A
峰瓦功率(Wp)3,600W
最大功率電壓(Vmpp)342V
最大功率電流(Impp)10.5A
開路電壓(Voc)422V
短路電流(Isc)11.4A

組列數決定
 
一個陣列可以由一組或多組組列構成,要由多少組列組成,併網型系統要由換流器輸入端最大DC功率及最大輸入電流來決定,假設換流器輸入端規格如表(3),組列數由紅色部分規格所限制,陣列峰瓦功率3,600W小於換流器最大DC功率3,820W,最大功率電流10.5A亦小於最大輸入電流,這樣的陣列安排可以與換流器搭配。

表(3).換流器輸入端規格
最大DC功率(Max. DC power)3,820W
最大DC電壓(Max. DC Voltage)500V
MPPT電壓範圍(PV voltage range)200-500V
最大輸入電流(Max. input current)20A

上述組列與換流器規格可以有幾種組合可運用,分別是1、2、3個組列如下表(4),當4個組列時最大功率電流14A雖然小於換流器最大輸入電流20A,唯峰瓦功率4,800W已超過最大DC功率。

表(4).可運用組列數
組列數123
峰瓦功率1,200W2,400W3,600W
最大功率電流3.5A7.0A10.5A

 
阻隔二極體
 
陣列於實際運用時,受地形關係而有部分遮蔭情形時,受遮蔭組列電壓輸出會低於不受遮蔭組列電壓,這將造成受遮蔭組列不但沒有輸出反而會有反方向吸取電流而降低陣列輸出。

受遮蔭組列有反方向電流Ipv3

將每個組列串接一二極體即可避免此種情形,二極體來阻隔有反向電流流入較低電壓組列,因此依功用將二極體稱為阻隔二極體(Blocking Diode)。

組列串接二極體來避免反向電流

 
非晶矽太陽能模板
非晶矽太陽能模板

1.整年度發電量優於結晶矽模板
 結晶矽太陽能模板熱溫度係數較非晶矽來得高,在高日照強度下,模板溫度高達70,在此高溫下,結晶矽輸出功率約有20%衰減,而非晶矽約有10%衰減,因此在同容量下整年發電量,非晶矽發電量是高於單晶矽與多晶矽。

2.製程所需能源低於結晶矽
 結晶矽太陽能電池製程必須在純度非常高矽晶圓上以蝕刻方式製造出太陽電池,要提煉高純度晶圓需耗相當高的傳統能源,非晶矽直接於基板材料上以蒸鍍或濺鍍方式產生PN接合面耗用能源較少,以日慚枯竭能源而言,非晶矽是較具推廣的製品。

3.輕薄的特性
 結晶矽模板內之太陽電池厚度約300微米(μm),非晶矽厚度3微米僅為結晶矽1/100,相對地模板重量亦輕於結晶矽模板。
薄膜非晶矽厚度僅為結晶矽1/100
結晶矽模板係以單一太陽電池做矩陣排列在封裝於高透光率玻璃與背板基材間,電極串聯需於封裝過程來連接,硬質太陽電池對於封裝基材呈不同熱膨脹係數,在室外高溫曝曬下,密封失效空氣氧化電極,造成電路接觸不良。
非晶矽模板電池電極連接在製程時,以雷射方式將電池切割,並以導體材料直接填補來連接電池背面與前面電極,接觸面是整面,失敗機率微乎其微。
 

4.模板低仰角設置
 結晶矽模板與光線入射角關係非常密切,要有效利用模板傾斜角需與裝置緯度來設計,通常要有較高傾斜角。
結晶矽模板通常要較高傾斜角
非晶矽模板可採較低傾斜角,因此在空間利用上會較有彈性,容易與建築物整合,附加隔熱功能大增。
 
 
非晶矽模板可採低傾斜角
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