任务2.2
认识太阳能电池片和光伏组件

任务目标

1.能力目标

1）能识别太阳能电池片、光伏组件的基本结构。

2）能阐述光伏组件的制作工序。

3）能对太阳能电池片、光伏组件进行测试。

2.知识目标

1）了解太阳能电池片、光伏组件的分类。

2）了解太阳能电池片的内部结构。

3）理解太阳能电池片、光伏组件的测试条件及主要技术参数。

4）理解太阳能电池片的光照度特性和温度特性。

3.素质目标

1）培养自主学习能力。

2）培养团队协作精神及集体意识。

3）培养实事求是、精益求精的精神。

4）了解我国最新太阳能电池片、光伏组件技术的情况及在全球的地位，培养学生的民族自豪感和自信心。

相关知识

2.2.1 太阳能电池片的识别与测试

太阳能电池片是光伏发电的核心部件，其技术路线和工艺水平直接影响光伏组件的发电效率和使用寿命。太阳能电池片位于光伏产业链中游，是通过将单晶硅或多晶硅片加工处理得到的可以将太阳的光能转化为电能的半导体薄片。太阳能电池片是构成光伏组件的最小单元。

1.太阳能电池片的外部结构

常用的太阳能电池片有单晶硅型和多晶硅型两种，其外形如图2-5所示。传统的电池片从外观上看，单晶硅太阳能电池片和多晶硅太阳能电池片的区别为是否有倒角，单晶硅太阳能电池片有倒角，而多晶硅太阳能电池片是一个正方形。多晶硅太阳能电池片表面有大面积的大理石花纹，而单晶硅太阳能电池片表面是细小而均匀的颗粒。单晶硅太阳能电池片表面多为褐色或黑色，多晶硅太阳能电池片表面多为蓝色。

太阳能电池片的结构如图2-6所示。正面是电池片的负极，上面有细栅线、主栅线和减反射膜；背面是电池片的正极，有铝背场和背电极等。

2.太阳能电池片的内部结构

太阳能电池片以硅片为衬底，根据硅片的差异区分为P型电池和N型电池，如图2-7和图2-8所示。两种电池的发电原理无本质差异，都是依据PN结进行光生载流子分离。在P型半导体材料上扩散磷元素，形成N+/P型结构的太阳能电池片即为P型电池；在N型半导体材料上扩散硼元素，形成P+/N型结构的太阳能电池片即为N型电池。P型电池和N型电池的比较见表2-1。P型电池的最大优势是扩散简单，只需要扩散一种杂质，制作工艺简单，且P型电池制作时掺入的硼元素与硅元素的分凝系数相当，分散均匀度容易控制，成本相对较低，但P型电池存在最高电池效率的瓶颈。

N型电池的最大优势是少子寿命长，但是最大劣势是需要扩散两种杂质。N型电池效率可以做得更高，但是工艺也更加复杂。N型电池需掺入磷元素，但磷元素与硅元素相溶性差，拉棒时磷元素容易分布不均，所以制作工艺复杂。N型电池在获得高效率的同时增加了工艺难度，成本随之增高。

首个光伏电池诞生至今已有近70年（1954年5月，美国贝尔实验室开发出效率为6%的单晶硅太阳能电池，这是世界上第一个有实用价值的太阳能电池）历史。到2019年，单晶钝化发射极和背面电池（PERC）成为光伏行业的主流技术，其良好的光电转换效率表现成为推动光伏发电与传统能源“平价”的关键因素。不过目前业内PERC的量产效率已经普遍超过23%，越来越接近其24.5%左右的理论极限，而实验室记录也已经较长时间未再有突破。因此业界都已纷纷将重点投向对新一代主流电池技术的开发，各企业的新一代电池技术也相继亮相市场，它们的路线不尽相同。

P型电池主要包括常规铝背场电池（BSF）和钝化发射极和背面电池（PERC）；N型电池目前较主流的技术为隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）和本征薄膜异质结（HJT）。N型电池主要通过自由电子导电，且硼氧原子对造成的光致衰减较少，因此光电转换效率更高。从提效原理来看，可将电池技术分为减少电学损失和减少光学损失两类。从光照到电流的传输，太阳能电池片中间会经历：

1）光学损失，即光在太阳能电池片前表面被反射、长波长的光未被有效吸收、正面电极造成的光线阻挡等。

2）电学损失，即自由电子和空穴在复合中心复合、金属电极和金属栅线与半导体接触产生额外电阻等。

光学、电学损失都会减少光电转换效率。为了降低光学损失，可通过增加减反射层（沉积SiN _x 原理）、陷光层（制绒原理）或将正面金属栅线放到背面（IBC电池原理）。为了降低电学损失，可进行场钝化或化学钝化处理，即通过提高硅片质量或改善金属和半导体接触方式来减小载流子的复合速率，提高载流子寿命，当前主要采用的方法有：选择性发射极（SE技术原理）、氧化硅+多晶硅（TOPCon电池隧穿层原理）、本征非晶硅+掺杂非晶硅（HJT电池原理）或富氢介质膜（HJT电池本征富氢非晶硅膜原理）。

3.太阳能电池片的尺寸

光伏硅片的尺寸（边长的大小）直接影响太阳能电池片和光伏组件的尺寸。当前光伏硅片有5种主流尺寸，分别为156.75mm、158.75mm、166mm、182mm和210mm。大尺寸光伏硅片通过增大面积，放大光伏组件的尺寸，从而摊薄各环节加工成本。从原理上来说，光伏硅片的尺寸越大越好，然而结合产业链配套情况，光伏硅片的尺寸又存在上限。对于大尺寸的选择，目前市场上已形成182mm和210mm两大阵营。

太阳能电池片的尺寸也主要指的是其边长的大小，目前太阳能电池片的主要尺寸有M2（156mm）、G1（158mm）、M6（166mm）、M10（182mm）和G12（210mm）等。M跟G区别在于光伏硅片的形状，G开头的是正方片，M开头的是倒角片，也就是正方片切掉四个角。比如说M10即边长为182mm的倒角片。目前主流太阳能电池片的尺寸、效率和功率见表2-2。

4.太阳能电池的分类

（1）按所用材料分类 太阳能电池按所用材料可分为硅太阳能电池和化合物太阳能电池两大类，如图2-9所示。硅太阳能电池还可分为晶体硅太阳能电池和非晶体硅太阳能电池。目前晶体硅太阳能电池仍然占据光伏发电市场的主要份额。

自1954年贝尔实验室发明世界上第一块硅基太阳能电池之后，光伏产业诞生了单晶硅和多晶硅两大阵营。不同的工艺，演化出不同的技术路线。单晶硅与多晶硅的区别在于它们的原子结构排列，单晶硅的原子结构是有序排列的，多晶硅的原子结构是无序排列的。这主要是由它们的加工工艺决定的，多晶硅多采用浇注法生产，就是直接把硅料倒入坩埚中熔化并成型；而单晶硅是采取西门子法改良直拉生产的，直拉过程是一个原子结构重组的过程。单晶硅的转换效率更高，但是拉棒环节成本也很高；多晶硅转换效率比单晶硅低，但铸锭成本低，很长时间里“性价比”更胜一筹。而单晶硅与多晶硅的拉锯战，在2016年出现了实质性的转折点，由此以后单晶硅产品的市场占有率开始逐年上扬，随着多次拉晶、增大装料量、快速生长、金刚线切割以及薄片化等技术的大规模产业化应用，单晶硅片生产成本也大幅下降，同时以PERC为代表的高效电池技术对单晶硅产品转换效率的提升效果明显。2019年，单晶硅太阳能电池产品已占据市场的主流。

非晶体硅太阳能电池是薄膜状太阳能电池中最成熟的产品（非晶薄膜电池如图2-10所示），非晶体硅太阳能电池虽然在转换效率方面略逊于晶体硅太阳能电池，但其制造成本低廉、能耗小，这是晶体硅太阳能电池所不能比的。非晶体硅薄膜与晶体硅片相比，结构有很大的差别。晶体硅片中的硅原子排列很规则（形成晶体），非晶体硅薄膜中的硅原子排列很不规则，是一种无序的状态，因此这种状态称为非晶体。从光电转换效率看，现在的非晶体硅太阳能电池的能量转化率可达到13%～16%，低于晶体硅太阳能电池的转换效率。

化合物太阳能电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳能电池。化合物太阳能电池主要包括铜铟镓硒太阳能电池、碲化镉太阳能电池和砷化镓太阳能电池等，其实物图如图2-11所示。

铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池主要元素组成有Cu（铜）、In（铟）、Ga（镓）、Se（硒），其具有光吸收能力强，发电稳定性好、转换效率高，白天发电时间长，发电量高，生产成本低以及能源回收周期短等优点。其中一些产品的转换效率达到19.64%，但其商用转换效率约为晶体硅太阳能电池的50%。由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。

碲化镉（CdTe）太阳能电池是一种以P型CdTe和N型Cd的异质结为基础的薄膜太阳能电池。第一个碲化镉太阳能电池是由RCA实验室于1976年在CdTe单晶上镀上In的合金制得的，其光电转换效率为2.1%。1982年，Kodak实验室用化学沉积法在P型的CdTe上制备了一层超薄的CdS，构造出了效率超过10%的异质结P-CdTe/N-CdS薄膜太阳能电池。这是现阶段碲化镉太阳能电池的原型。20世纪90年代初，碲化镉太阳能电池已实现了规模化生产，但市场发展缓慢，市场份额一直徘徊在1%左右。CdTe与太阳光谱非常匹配，最适合于光电能量转换，是一种良好的光伏材料，具有很高的理论效率（28%），一直被光伏界看重，是技术上发展较快的一种太阳能电池。目前碲化镉太阳能电池在实验室中获得的最高光电转换效率已达到17.3%。其商用模块的转换效率也达到了10%左右。但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，它并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代。

砷化镓（GaAs）半导体材料的能隙与太阳光谱的匹配性较好。与硅太阳电池相比，三结砷化镓太阳电池具有转换效率高、可靠性高、耐高温、抗辐照能力强等优点。2021年时，砷化镓（GaAs）太阳能电池的实验室最高转换效率已达到68.9%，商用转换效率可达40%以上。但由于其生产成本较高，目前主要用于遥感、气象和科学试验等卫星，及各空间轨道飞行器。

（2）按构造分类 太阳能电池按构造可分为块（片）状和薄膜状两种，如图2-12所示。块（片）状太阳能电池又可分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池以及其他太阳能电池。薄膜状太阳能电池又可分为非晶体硅太阳能电池和化合物太阳能电池。

在单晶硅和多晶硅太阳能电池中真正用来发电的只是硅片表面附近很少的一部分，离表面很远的部分并不直接参与发电。为了尽量节约硅材料，有效降低生产成本，人们开发了薄膜状太阳能电池。薄膜状太阳能电池是利用薄膜技术将很薄的半导体光电材料铺在非半导体的衬底上而构成的太阳能电池，它可大大减少半导体材料的消耗（薄膜厚度以μm计），从而大大降低太阳能电池的成本。目前商业化的薄膜状太阳能电池主要有非晶体硅薄膜、CIGS薄膜和CdTe薄膜状太阳能电池。

（3）按衬底材料进行分类 太阳能电池按衬底材料进行分类可以分成P型电池和N型电池，如图2-13所示。

P型电池制作工艺相对简单，成本较低，主要是BSF电池和PERC电池。2015年之前，BSF电池占据90%的市场份额。2016年之后，PERC电池接棒起跑，其转换效率从原来的不到20%提升到23%，到2020年，PERC电池在全球市场中的占比已经超过85%，目前以双面PERC电池为主。2021年，PERC电池市场份额占比高达91.2%，2022年也有85%左右。

由于PERC电池理论转换效率极限为24.5%，导致PERC电池效率很难再有大幅度的提升，并且它未能彻底解决以P型硅片为基底所产生的光衰现象，这些因素使得P型电池很难有进一步的发展。与传统的P型电池相比，N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好和载流子寿命更长等优点。N型电池分为TOPCon、HJT和IBC三种，它们的转换效率均可达到25.5%以上。

5.主流及新型太阳能电池简介

（1）BSF电池 BSF电池（Aluminum Back Surface Field）也叫铝背场电池，是太阳能电池技术的基础，它是在晶体硅太阳能电池PN结制造完成后，通过在硅片的背光面沉积一层铝膜，制备P+层，从而形成铝背场。设置铝背场有诸多好处，如减小表面复合率和增加对长波的吸收等，但BSF电池的转换效率也有一定的局限性。BSF电池制作工序如图2-14所示，包括制绒、扩散制结、PECVD（沉积）、丝网印刷、烧结和测试分选环节。BSF电池的制作工序是太阳能电池制备的一般工序，之后的升级都是以该工序为基础的。

（2）PERC电池 目前主流的太阳能电池是PERC（Passivated Emitter Rear Cell）电池，也叫钝化发射极和背面电池。它在BSF电池基础上加入了背面钝化层（背面钝化是BSF电池成为PERC电池所增加的主要工序，见图2-15），以此取代了传统的铝背场，增强光线在硅基片内的内背反射，降低了背面的复合速率，并做激光开槽形成局部背电极，性能就实现了明显提升，从而使转换效率提升0.5%～1%。2020年，规模化生产的单/多晶硅太阳能电池平均转换效率分别达到22.7%和19.4%。P型单晶硅太阳能电池均已采用PERC技术，平均转换效率同比提升0.5%。同时，背面采用局部铝栅线，可形成PERC双面电池，其双面率为70%～80%，单晶硅PERC电池已经是当下行业中最主流的电池技术，具有非常明显的性价比优势。

（3）TOPCon电池 TOPCon（Tunnel Oxide Passivated Contact）电池也叫隧穿氧化层钝化接触电池，其核心技术是背面钝化接触。2013年，德国Fraunhofer太阳能研究所首次提出了TOPCon电池结构。其中N-TOPCon电池结构如图2-16所示，它使用掺杂磷的硅薄膜实现电子选择性接触。并在该薄膜与晶体硅之间制备一层小于2nm的隧穿氧化层，以此形成电子选择性钝化接触。其隧穿原理是允许一种载流子通过，阻止另一种载流子运输，抑制界面复合。PERC电池生产线未来可升级为TOPCon电池生产线，是太阳能电池技术过渡的最优选择。

TOPCon电池具有以下优点。

1）效率高。TOPCon电池商业转换效率可达25%左右。

2）衰减低。TOPCon电池没有掉档情况，而PERC电池目前的测试效率经一段时间后，复测效率会掉1～2个档；另一方面，对于组件端，TOPCon电池发电功率不存在衰减，而PERC电池在首年有接近8%的功率衰减。

3）长波响应好。PERC电池只对短波响应好，TOPCon电池不管是长波还是短波响应都很好。

4）TOPCon电池不受天气影响，发电量有持续保障，而PERC电池发电量受天气影响严重。

（4）HJT电池 HJT（Heterojunction with Intrinsic Thin Layer），即本征薄膜异质结，这是一种对称双面太阳能电池结构。1974年，Walter Fuhs提出了非晶体硅与晶体硅结合的HJT结构，1983年HJT电池正式面世，但此时其转换效率仅为12.3%。HJT电池中间为N型晶体硅，然后在正面依次沉积本征非晶体硅薄膜和P型非晶体硅薄膜，形成PN结，并在PN结之间插入了本征非晶体硅层作为缓冲层，如图2-17所示，这种结构具有很好的钝化作用，也很好地解决了常规太阳能电池掺杂层和衬底接触区域的高度载流子复合损失问题。

（5）IBC电池 IBC（Interdigitated Back Contact）即交叉指式背接触电池技术。其中N-IBC电池结构如图2-18所示。IBC电池在硅片的背光面分别进行磷、硼扩散，形成叉指形交叉排列的P+区和N+区，同时，正负金属电极也呈叉指形排列在IBC电池的背光面。作为一种背结背接触太阳能电池技术。这一概念最早由Lammert和Schwartz于1975年提出，早期应用于高聚光系统中。经过多年的发展，IBC电池如今在标准测试条件下的转换效率已超过25%，取得了长足的发展与进步。

IBC电池的优点如下。

1）转换效率高。PN结和金属电极接触位置都处于太阳能电池的背部，因此前表面彻底避免了金属电极的遮挡，结合前表面的金字塔绒面结构和减反射层组成的陷光结构，能够最大限度地利用入射光，减少光学损失，IBC电池较常规太阳能电池的短路电流可提升7%左右；同时，IBC电池在背部采用了优化的金属栅线电极，降低了串联电阻；可对表面钝化及表面陷光结构进行最优化的设计，也可得到较低的前表面复合速率和表面反射，从而提高 U _oc （开路电压）和 I _sc （短路电流）。

2）造型美观。IBC电池的前面无遮挡，外形美观，适合应用于光伏建筑一体化发电系统，具有极大的商业化前景。

3）易组装。IBC电池减小了太阳能电池片的间隔，封装密度高，组装工艺简化。

6.太阳能电池片的主要技术参数

太阳能电池片的主要技术参数有开路电压、短路电流、最大功率、峰值电压、峰值电流、填充因子、转换效率和串联电阻等，可以由太阳能电池片分选仪进行测试。太阳能电池片分选仪实物及相应的 U-I 、 U-P 曲线如图2-19所示。这种仪器主要用于太阳能单晶硅和多晶硅电池片的分选筛选，通过模拟太阳光谱光源，对太阳能电池片的主要技术参数进行测量，根据测量结果将太阳能电池片进行分类。太阳能电池片分选仪采用CPU控制和管理，可以满足生产线上对太阳能电池片快速测试的要求。其工作原理是：当模拟太阳光谱的闪光照到被测电池片上时，用电子负载控制太阳能电池片中电流的变化，测出电池片的伏安特性曲线上的电压、电流以及对应的温度与光的辐照度，然后把测试数据送入计算机中进行处理，并显示和打印出来。

太阳能电池并不能把任何太阳光都同样转换为电能，如红色光转换成电能的比例和蓝色光转换成电能的比例就是不一样的。由于光的颜色（波长）不同，转换成电能的比例也不相同，这种特性称为光谱特性。太阳能电池对不同波长的光具有不同的响应，就是说辐照度相同而光谱成分不同的光照射到同一个太阳能电池上，其效果是不同的，太阳光是各种波长的复合光，它所含的光谱成分组成光谱分布曲线，而且其光谱分布也随地点、时间及其他条件的差异而不同。大气对地球表面接收太阳光的影响程度被定义为大气质量（Air Mass，AM）。大气质量为零的状态（AM0），指的是在地球外层空间接收太阳光的情况，适用于人造卫星和宇宙飞船等应用场合。大气质量为1的状态（AM 1），是指太阳光直接垂直照射到地球表面的情况，其入射光辐照度为925W/m ² ，相当于晴朗夏日在海平面上所承受的太阳光。这两者的区别在于大气对太阳光的衰减，主要包括臭氧层对紫外线的吸收、水蒸气对红外线的吸收以及大气中尘埃和悬浮物的散射等。在地面上，由于太阳光透过大气层后被吸收掉一部分，这种吸收和大气层的厚度及组成有关，因此是选择性吸收，其结果为非常复杂的光谱分布，而且随着太阳天顶角的变化，阳光透射的途径不同，吸收情况也不同，所以地面阳光的光谱随时都在变化。因此从测试的角度来考虑，需要规定一个标准的地面太阳光谱分布。目前国内外的标准都规定，在晴朗条件下，当太阳光透过大气层到达地面所经过的路程为大气层厚度的1.5倍时，其光谱为标准地面太阳光谱，简称AM1.5标准太阳光谱。

由于光伏组件的输出功率取决于太阳辐照度和太阳能电池片温度等因素，因此太阳能电池片的测量要在标准测试条件（STC）下进行。全国太阳光伏能源系统标准化技术委员会规定的标准测试条件中，地面用太阳能电池的标准测试条件为：测试温度（25±2）℃，光源光谱辐照度1000W/m ² 或100mW/cm ² ，并且具有标准的AM1.5太阳能光谱。

（1）开路电压（ U _oc ）开路电压即在标准测试条件（STC）下，太阳能电池片没有接负载（即开路）时的端电压，约为0.6V。

开路电压与温度有关，温度升高则开路电压略有下降；与太阳能电池片的面积没有关系，即太阳能电池片的开路电压都约为0.6V。

（2）短路电流（ I _sc ）短路电流即在标准测试条件（STC）下，太阳能电池片短路时的输出电流。短路电流的大小与太阳能电池片的面积、发光强度和温度有关。太阳能电池片面积越大、发光强度越强，短路电流越大；温度升高，短路电流略有上升。

（3）最大功率（ P _m ）在标准测试条件（STC）下，太阳能电池片所能输出的最大功率。

太阳能电池片的工作电压和电流是随负载电阻变化而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值画成曲线就得到了太阳能电池片的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大功率，也就是 U-I 曲线上电流和电压乘积为最大的点所表示的功率。

（4）峰值电压（ U _m ）峰值电压也叫最大工作电压或最佳工作电压，是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电压，峰值电压的单位是伏特（V）。峰值电压不随太阳能电池片面积的增减而变化，一般为0.45～0.5V，典型值为0.48V。

（5）峰值电流（ I _m ）峰值电流也叫最大工作电流或最佳工作电流，是指太阳能电池片输出最大功率时的工作电流，峰值电流的单位是安培（A）或毫安（mA）。

（6）填充因子（ FF ）填充因子是指最大功率点功率与开路电压和短路电流乘积的比值，即

FF 是衡量太阳能电池片输出特性的重要指标，是代表太阳能电池片在带最佳负载时，能输出的最大功率的特性，其值越大，表示太阳能电池片的输出功率越大，其效率就越高。 FF 的值始终小于1。由于受串联电阻和并联电阻的影响，实际太阳能电池片填充因子的值要低于用计算式得到的理想值。串、并联电阻对填充因子有较大影响。串联电阻越大，短路电流下降得越多，填充因子也随之减少得越多；并联电阻越小，这部分电流就越大，开路电压就下降得越多，填充因子随之也下降得越多。

（7）转换效率（ E _FF ）太阳能电池片的转换效率指在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率，即太阳能电池片的输出功率与入射到太阳能电池表面的功率之比。太阳能电池片的转换效率是衡量其质量和技术水平的重要参数，它与太阳能电池片的结构、结特性、材料性质、工作温度、放射性粒子辐射损伤和环境变化等有关。转换效率直接影响光伏组件乃至整个光伏发电系统发电效率。转换效率更高的太阳能电池片有着更高的输出功率，用其封装形成的光伏组件的整体功率也会更高。

（8）串联电阻 太阳能电池片内部的串联电阻会影响其正向伏安特性和短路电流。另外，串联电阻的增大会使太阳能电池片的填充因子和光电转换效率降低。

7.太阳能电池片的辐照度特性和温度特性

太阳能电池片的辐照度特性指输出功率随着辐照度（发光强度）的变化而变化的情况，辐照度特性曲线如图2-20所示，由图可知，在温度不变的情况下，太阳能电池片输出电流的大小与辐照度的强弱成正比，开路电压随着辐照度的增强缓慢增加，最大功率几乎与辐照度成比例增加。另外，填充因子几乎不受辐照度的影响，在不同的辐照度下基本保持不变。

太阳能电池片的温度特性指输出功率随着温度的变化而变化情况，其温度特性曲线如图2-21所示，由图可知，在辐照度不变的情况下，太阳能电池片的温度升高时，输出功率将下降，即太阳能电池片具有负温度系数特性；当温度上升时，太阳能电池片的输出电流会随之略有增长，开路电压随着温度的上升逐渐减小，最大功率也随之减小。

2.2.2 光伏组件的识别与测试

光伏组件的最基本单元是“单体电池”，也称为太阳能电池片。它是不能直接用于工程的。一个太阳能电池片只能产生大约0.6V的电压，输出功率很小，例如210mm×210mm的太阳能电池片的功率也只有10W左右，远低于实际应用所需的电压和功率。为了满足实际应用的需要，需要把太阳能电池片通过导线串、并联并加以封装，用这种方法构成的结构称为光伏（太阳能）组件或太阳能电池板，如图2-22所示。光伏组件是指具有封装及内部连接的、能单独提供直流电输出的、最小不可分割的光伏组合装置。如一个光伏组件上，太阳能电池片的数量是36片，这意味着它大约能产生17V的电压（考虑损耗后），正好能为一个额定电压为12V的蓄电池进行有效充电。目前的光伏组件输出功率可达数百瓦。光伏组件具有一定的防腐蚀、防风、防雹和防雨的功能，具有良好绝缘性。

1.光伏组件的结构

大多数晶体硅光伏组件是由透明的前表面、胶质密封材料、太阳能电池片、接线盒、端子、背表面、汇流条和框架组成的。光伏组件的结构如图2-23所示。

（1）前表面 前表面是光伏组件的防护层，因此前表面要同时具备坚固耐用、化学性能稳定和透光率高等特点，既能避免风沙侵蚀和外力冲击造成的损坏，又能避免化学腐蚀等环境因素造成的性能衰退，还能把因吸收、反射等造成的光能损耗降低到最低程度。可以作为前表面的材料有钢化玻璃、聚丙烯酸类树脂、氟化乙烯丙烯共聚物、透明聚酯和聚碳酸酯等。其中，钢化的低铁玻璃是最普通的前表面材料，其成本低，具有坚固、稳定、高透明度（对可见光的透过率可达90%以上）和防水等特性，并且有良好的自清洁特性。

（2）胶质密封材料 在进行晶体硅太阳能电池片封装时，为达到隔离大气的目的，通常采用胶质密封材料把太阳能电池片密封固定在前、背表面中间，然后通过热压将其粘合为一体。该方法简单易行，适合工业化生产，是光伏组件生产企业目前普遍采用的封装方法。

胶质密封材料在高温和强光照射下，应该是稳定且光学透明的，并且应有很低的热阻。EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）是最通常使用的胶质密封材料，如图2-24所示。EVA可制成薄片形状，插入到前表面、太阳能电池片和背表面之间。这个“三明治”结构会被加热到150℃以聚合EVA并且将各部分粘连在一起。

（3）太阳能电池片 太阳能电池片是光电转换的最小单元，常用尺寸有156mm×156mm、158mm×158mm、166mm×166mm、182mm×182mm和210mm×210mm。太阳能电池片的工作电压为0.6V左右，一般不能单独使用。将太阳能电池片进行串、并联封装后，就成为光伏组件，其功率可达500W以上，可以单独作为电源使用。

（4）背表面 对光伏组件背表面的性能要求通常包括：①具有良好的耐恶劣气候性能；②在层压温度下不起任何变化；③与粘接材料结合牢固；④必须具有很低的热阻，并且能阻止水或者水蒸气的进入。

光伏组件的背表面通常为白色，以利于太阳能电池片之间空隙处的光反射到前表面，有部分光会再反射回太阳能电池片，这增加了太阳能电池片对光能的利用，有利于转换效率的提高。目前，聚氟乙烯复合膜（TPT）是应用较多的背表面材料。TPT是由耐候性好的聚氟乙烯薄膜（PVF）与高强度的聚酯薄膜（PET）复合而成的。用于封装的TPT一般为3层结构，即PVF/PET/PVF，作为外保护层的PVF具有良好的抗环境侵蚀能力，中间层为PET聚酯薄膜，具有良好的绝缘性能，内层的PVF需经表面处理，使其与EVA具有良好的粘接性能。TPT复合膜集合了氟塑料的耐老化、耐腐蚀、耐溶剂和耐污疏水等性能，以及聚酯的机械性能、阻隔性能和低吸水性，有效地防止了水、氧、腐蚀性气/液体（如酸雨）等对EVA的侵蚀和对太阳能电池片的影响。EVA的弹性与TPT的坚韧性结合，使光伏组件具有较强的抗振性能，综合防护作用明显。

（5）框架（边框）光伏组件必须有框架（见图2-25），以保护光伏组件及方便光伏组件的连接和固定。框架的主要材料有不锈钢、铝合金、橡胶和增强塑料等。常规的光伏组件框架一般是用铝材料制作的。框架结构应该是没有突出部位的，以避免水、灰尘或者其他物体的积存。框架表面的氧化层厚度应大于10μm，以保证在室外环境下使用30年以上不被腐蚀，牢固耐用。通常用硅胶作为框架封边黏结剂，从而增强框架与光伏组件之间的结合强度，同时对光伏组件的边缘进行密封。对粘结剂的要求是：密封性好、抗紫外线辐照老化能力强。

（6）接线盒 接线盒（见图2-26）一般由ABS材料制成，并加有防老化的抗紫外线辐射剂，能确保在室外使用30年以上不出现老化破裂现象。接线盒内的端子由镀有镍的铜制成，可确保电气连接的可靠性。接线盒用硅胶粘结在背表面上。光伏组件的正、负极在接线盒内与设计好的电缆相连，接线盒对接线起到保护作用。有时也会将旁路二极管接入接线盒的线路内。旁路二极管的作用是在光伏组件发生损坏或故障而变为电阻时，使电流自动从旁路二极管通过，以避免电流经过损坏的光伏组件而大量发热。接线固定好后，接线盒内应用防水胶填充满，以防止水蒸气侵入。

2.光伏组件的分类

光伏组件有以下几种不同的分类。

（1）按照基体材料分类 光伏组件按照基体材料分晶体硅组件和薄膜组件，晶体硅组件又分单晶硅组件和多晶硅组件，薄膜组件又分硅基薄膜组件、铜铟镓硒组件、砷化镓组件和碲化镉组件等。

（2）按照结构分类 光伏组件按照结构分类可分为同质结光伏组件（在相同的半导体材料上构成PN结）、异质结光伏组件（在不相同的半导体材料上构成PN结）、肖特基结光伏组件、复合结光伏组件等。

（3）按照用途分类 光伏组件按照用途分类可分为空间光伏组件和地面光伏组件。

（4）按使用状态分类 光伏组件按使用状态分类可分为平板光伏组件和聚光光伏组件。

（5）按封装材料分类 光伏组件按封装材料分类可分为刚性封装光伏组件、半刚性封装光伏组件和柔性衬底封装光伏组件。

3.光伏组件的制作工序

用晶体硅太阳能电池片制作的光伏组件占到市场份额的90%以上。下面主要介绍用晶体硅太阳能电池片制作的各种光伏组件。

常见的晶体硅光伏组件多为平板式封装结构，经真空层压而成，光伏组件的封装结构如图2-27所示。从上至下依次为玻璃、EVA材料、太阳能电池片、EVA材料和TPT材料。光伏组件的上表面是玻璃板，既能起到支撑太阳能电池片的作用，又能让光线透过。背表面是一层合金复合膜（TPT材料），其主要功能是耐腐蚀、抗老化和提供良好的电绝缘性能。太阳能电池片被镶嵌在两层被称作EVA的聚合物中，聚合物的作用是固定和保护太阳能电池片。光伏组件的引出线通常采用橡胶软线或聚氯乙烯绝缘线。

传统的光伏组件的制作工序图如图2-28所示，主要有太阳能电池片的初选和分选，单片焊接，串联焊接，光伏组件叠层，光伏组件层压，修边、装框、安装接线盒，成品测试，清洗和包装入库。各道工序环环相扣，每道工序的工艺质量控制都直接影响到产品的最终质量，具体工艺如下。

（1）太阳能电池片的分选 由于太阳能电池片制作条件的随机性，生产出来的产品性能不尽相同，所以为了有效地将性能一致或相近的太阳能电池片组合在一起，应根据其性能参数进行分类。太阳能电池片测试是通过测试太阳能电池片的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类，以提高太阳能电池片的利用率，做出质量合格的光伏组件。

（2）单片焊接 单片焊接是将汇流带焊接到太阳能电池片正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，其长度约为太阳能电池片边长的两倍。多出的汇流带在背面焊接时与后面的太阳能电池片的背面电极相连。太阳能电池片的单片焊接如图2-29所示。

（3）串联焊接 串联焊接是将 N 张太阳能电池片串联在一起形成一个组件串，太阳能电池片的定位主要靠一个模具板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将单片焊接好的太阳能电池片的正面电极（负极）焊接到“后面的太阳能电池片”的背面电极（正极）上，这样依次将 N 张太阳能电池片串联在一起，并在组件串的正负极焊接出引线。太阳能电池片的串联焊接如图2-30所示。

（4）光伏组件叠层 在将太阳能电池片串联焊接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。光伏组件叠层如图2-31所示。敷设时，应保证太阳能电池片串与玻璃等材料的相对位置正确，调整好太阳能电池片串间的距离，为层压打好基础（敷设层次：由下向上是玻璃、EVA、电池、EVA、玻璃纤维和背板）。

（5）光伏组件层压 层压工艺主要采用层压机实现。层压机实物图如图2-32所示。将敷设好的光伏组件放入层压机内，通过抽真空将光伏组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化，将太阳能电池片、玻璃和背板黏结在一起；最后冷却取出光伏组件。层压工艺是光伏组件生产的关键部分，层压温度和层压时间应根据EVA的性质决定。在使用普通EVA时，层压时间约为21min，层压温度为138℃；在使用快速固化EVA时，层压时间约为25min，层压温度为150℃。

（6）修边 层压时，EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，在层压完毕后应将其切除，此工序称为修边。

（7）装框 装框类似于给玻璃装一个镜框，它是给光伏组件装边框，目的是为了增加光伏组件的强度，进一步密封太阳能电池片，以延长其使用寿命。边框和玻璃的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。装框用装框机来完成。装框机实物图如图2-33所示。

（8）安装接线盒 在光伏组件背面引线处焊接一个盒子，以利于光伏组件与其他设备或其他光伏组件间的连接。

（9）成品测试 成品测试包括压力测试和参数测试。

1）压力测试主要包括在各种静态、动态荷载下光伏组件的承载能力，模拟光伏组件产品在风、雨、雪、覆冰以及雷击等恶劣自然条件下的承受能力。压力测试主要使用压力测试仪进行。

2）参数测试主要使用光伏组件测试仪进行。光伏组件测试仪实物图如图2-34所示。光伏组件的参数测试是在规定的光源光谱、发光强度以及一定的温度条件下，测试 U-I 曲线、短路电流、开路电压、填充因子和最大功率等。地面用光伏组件的标准测试条件是，大气质量为AM1.5，太阳辐照度为1000W/m ² ，工作温度为25℃。

在没有专用的光伏组件测试仪时，也可用万用表进行粗测，即在户外较好的阳光下，用电压档直接测量光伏组件正、负极两端的开路电压，用电流档测量其短路电流。还可以用绝缘电阻表对光伏组件耐高压的电绝缘性能进行测量，具体如下：用500V或1000V的绝缘电阻表一端接在电极上，另一端接在光伏组件的金属框架上，测得阻值应接近无穷大，或至少不小于50MΩ。

4.光伏组件的自动化生产线

随着自动化技术的进步，目前主流生产光伏组件的企业均采用光伏组件自动化生产线进行生产。图2-35所示为某公司生产光伏组件的自动化生产线结构。

该生产线主要包括：①自动上玻璃机；②一道EVA裁切铺设机；③自动上模板机；④串焊机；⑤自动摆窜机；⑥自动汇流条焊接机；⑦自动贴胶带机；⑧二道EVA裁切铺设机；⑨背板裁切铺设机；⑩双玻合片机；⑪EL视觉检测一体机；⑫二道玻璃返修单元；⑬自动双玻封边机；⑭层压机；⑮自动修边机；⑯人工检查；⑰自动装框系统；⑱接线盒自动组装系统；⑲接线盒焊接检测一体机；⑳自动固化线；㉑自动磨角机；㉒绝缘耐压测试仪；㉓功率测试仪；㉔EL测试仪；㉕自动贴标机；㉖终检测单元；㉗自动分档机。

5.光伏组件的性能

光伏组件的性能主要指电压-电流特性，可以用特性曲线描述，称为光伏组件 U-I 曲线。该曲线描述光伏组件输出电压和电流之间的关系，如图2-36所示，图中有3个重要的点，即最大功率 P _m （ U _mp × I _mp ）、开路电压（ U _oc ）和短路电流（ I _sc ）。

（1）最大功率 P _m 最大功率是指在一定负载条件下，光伏组件输出的最大功率。在标准测试条件下，光伏组件输出的最大功率称为峰值功率。与最大功率点相对应的负载，称为最佳负载。将最大功率点下的电压和电流相乘，即可得到最大功率点的功率值。超过最大功率点后，大多数光伏组件随着电压的增大，输出电流或输出功率将减小。

（2）开路电压 U _oc 开路电压是指在标准测试条件下，光伏组件的电路在没有接负载（即 I =0时）的电压，此时无电流从光伏组件汲取，输出电压最大。

（3）短路电流 I _sc 短路电流是指在标准测试条件（STC）下，光伏组件电路短路（即 U =0时）的电流，此时光伏组件的回路阻抗等于零，输出电流最大。

（4）最大工作电压 U _mp 最大工作电压是指输出最大功率时的电压。

（5）最大工作电流 I _mp 最大工作电流是指输出最大功率时的电流。

（6）转换效率 转换效率是指外部电路连接最佳负载时的能量转换效率，它的定义是光伏组件最大输出功率与照射到光伏组件上的太阳光的功率之比，通常用百分数表示。

表2-3为某公司LR4-66HPH-420M型光伏组件的性能参数。

6.新型光伏组件

光伏组件发展情况为：多主栅、分片设计、无损切割以及高密度封装目前依然是光伏组件的主流工艺，双面光伏组件在地面电站的普及度非常高；随着大尺寸太阳能电池片从2021年市场占有率突破50%，进入2022年，大尺寸太阳能电池片（M10/G12）的比率持续增长，全年大尺寸太阳能电池片比率超过80%；从2021年到2022年，高效电池技术中TOPCon电池相关技术的发展速度最快，同时HJT、BSF电池及光伏组件均于2022年底开始规模化量产。

（1）双面光伏组件 双面光伏组件技术把光伏组件原先不透光的一整块背电极也做成像正面一样透光的栅线，然后再通过一定的掺杂手段，在背面也制成PN结，从而保证了反射光和散射光也能够被光伏组件摄取，其最主要的特点就是背面也能发电。双面光伏组件的原理如图2-37所示。2018年是双面光伏组件爆发的一年，考虑到成本低及技术约束小，P型PERC双面双玻光伏组件当下成为被很多企业所认可的量产化路线。

双面光伏组件根据双面太阳能电池片的封装技术可分为双面双玻光伏组件和双面（带边框）光伏组件，其中双面双玻光伏组件采用双层玻璃+无边框结构，双面（带边框）光伏组件采用透明背板+边框形式。双面双玻光伏组件结构如图2-38所示。双面双玻光伏组件不使用铝合金边框，可使每瓦成本下降11分。所以主流的结构还是以双面双玻光伏组件为主。

影响双面光伏组件发电量的主要有4个方面：

1）地面反射率。双面光伏组件背面是利用来自地面等的反射光或散射光进行发电的，地面反射率越高，背面接收的光线越强，发电效果越好。雪地的反射率最高，其次是冰面、旷野和沙漠。通过全年的发电量数据分析，发现相对于常规光伏组件，双面光伏组件结合雪地背景的发电量增益最大，在雪地上最高可使发电量提高30%。

2）双面光伏组件下沿最低安装高度。根据目前的安装经验来看，双面光伏组件离地高度越高，背面增益效果越明显，当双面光伏组件离地高度在1.3m以上时，背面接收到的辐照度增幅减缓，如果综合考虑支架负载、成本和维护等因素，双面光伏组件离地高度最好在0.7～1.2m之间。

3）双面光伏组件对地面的覆盖度（GCR）。双面光伏组件对地面的覆盖度是指阵列的宽度除以阵列间距的值，理论上来说，阵列间距增大则发电增益变大，但是用地成本也相应提高，电站设计时应综合考虑增益与成本，找出最优的设计参数。

4）阴影遮挡、支架离双面光伏组件的高度与支架的厚度变化都会对双面光伏组件背面接收到的光产生影响，从而影响发电量，在实际施工中要尽量避免支架遮挡造成发电量损失。在某些情况下，双面光伏组件背面的支架遮挡是无法避免的，此时则推荐支架离双面光伏组件的高度至少大于40mm。

（2）MWT光伏组件 金属穿孔缠绕（Metal Wrap Through,MWT）技术是一种将正负电极均制备在太阳能电池片背面（正负电极背面化），从而获得高转换效率、高可靠性、低成本、更加美观和绿色环保的光伏组件的技术路线。

在太阳能电池片环节，其采用激光打孔、背面布线的方法消除正面的主栅线，正面的细栅线收集的电流通过孔洞中的银浆引到背面，使得正负电极点都分布在太阳能电池片的背面，有效减少了正面栅线的遮光面积，提高了转换效率，同时降低了银浆的消耗量和金属电极-发射极界面的少子复合损失。MWT光伏组件结构和实物图如图2-39所示。

在光伏组件环节，太阳能电池片之间的连接均在背面实现，消除了常规光伏组件中相邻太阳能电池片之间通过汇流带从正面到背面的连接所导致的应力，从而避免了可能产生的太阳能电池片隐裂等可靠性问题。MWT背接触结构和光伏组件实物图如图2-40所示。

7.光伏阵列

工程上使用的单个光伏组件的输出电压和电流有限，有时需要把多个光伏组件串联或并联以得到更高的电压和更大的电流。当将性能相一致的光伏组件串联时，电压将增加，电流不变；当将性能相一致的光伏组件并联时，电流将增加，电压不变。对实际光伏发电系统而言，可根据需要将若干个光伏组件串联、并联而构成阵列，这种阵列称为光伏阵列（或太阳能电池方阵），如图2-41所示。

光伏阵列的连接方式，一般是将部分光伏组件串联后，再将若干光伏组件并联。光伏组件串联数目应根据其最大功率点电压与负载运行电压相匹配的原则来设计，一般是先根据所需电压高低用光伏组件串联构成若干串，再根据所需电流容量进行并联。光伏阵列可由若干个单元方阵列组成，单元方阵列由多个光伏组件组成，称为子阵列。光伏阵列能产生所需要的电压和电流，其功率根据负载设计确定，可达千瓦级、兆瓦级。当将光伏组件串联使用时，总的输出电压是单个光伏组件工作电压之和，总的输出电流受原有光伏组件中工作电流最小的一个光伏组件所限制，只能等于该光伏组件的输出电流。当将光伏组件并联使用时，总的电流为各个光伏组件工作电流之和。

图2-42所示是光伏组件组成的光伏阵列示意图，它由 L × M 个光伏组件按 L 个串联及 M 个并联构成，该光伏阵列的电压较单个光伏组件提高了 L 倍，其电流则较单个光伏组件增加大了 M 倍，然而其转换效率保持不变。

8.太阳能电池（组件）的热斑效应

太阳能电池（组件）通常被安装在地域开阔、阳光充足的地带。在长期使用中难免落上鸟粪、尘土和落叶等遮挡物，这些遮挡物在太阳能电池（组件）上就形成了阴影，但太阳能电池（组件）的其余部分仍处于阳光照射之下，这样局部被遮挡的太阳能电池（组件）就要由未被遮挡的那部分太阳能电池（组件）来提供负载所需的功率，使被遮挡部分如同一个工作于反向偏置下的二极管，其电阻和压降较大，从而消耗功率而导致发热，这就是热斑效应。这种效应可破坏太阳能电池（组件），严重的可能使焊点熔化、封装材料破坏，甚至会使整个设备失效。

为了防止太阳能电池（组件）由于热斑效应而遭受破坏，最好在其正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照部分所产生的能量被受遮挡的部分所消耗。当光伏阵列中的某个光伏组件或光伏组件中的某一部分被阴影遮挡或出现故障停止发电时，该旁路二极管导通，光伏组件串工作电流经旁路二极管绕过故障部分，不影响其他部分的正常发电，同时也保护旁路部分避免受到较高的正向偏压或由于热斑效应发热而损坏。

旁路二极管一般被直接安装在接线盒中，根据功率大小和太阳能电池片串联的多少，安装1～3个旁路二极管，其接法示意图如图2-43所示。图2-43a中采用一个旁路二极管，当该光伏组件被遮挡或有故障时，将全部被旁路；图2-43b和2-43c中分别采用两个旁路二极管和三个旁路二极管，当该光伏组件的某一部分有故障时，可以只旁路光伏组件的1/2或1/3，其余部分仍继续工作。

并不是任何时候都需要旁路二极管，当光伏组件单独使用或并联使用时，就不需要接旁路二极管。在光伏组件串联数量不多且工作环境较好的场合，也可以考虑不接旁路二极管。

任务实施

1）通过网络等媒介查阅太阳能电池片、光伏组件和光伏阵列分类的相关知识。

2）观看晶体硅太阳能电池片、光伏组件的生产工艺过程的相关视频。

3）结合实物和任务所学知识认识硅太阳能电池片的基本结构；结合实物和任务所学知识认识光伏组件的基本结构。

4）辨别、筛选太阳能电池片。通过筛选，将缺角、栅线断裂、印刷不良、裂片或有色差等的太阳能电池片筛选挑拣出来，以保证光伏组件的质量和高效率生产的运行。

无论是单晶硅还是多晶硅，太阳能电池片厂家生产出来的产品都有正品（即所说的A类片）和次品（即所说的B类片、BC类片，或者C类片）。A类片是指外观的颜色很均匀，四边都没有被破坏，效率比较高的很好的产品；B类片是指有色差、有缺角、低转换效率或者有破片等质量问题的产品。其中，B类片是次品当中质量最好的，接下来是BC类片，最不好的是C类片。

5）用太阳能电池片分选仪测试或计算太阳能电池片的主要技术参数。用太阳能电池片测试仪测试或计算太阳能电池片的开路电压、短路电流、最大功率、填充因子和转换效率等参数。测试时的注意事项如下。

① 测试过程中操作工必须戴上手指套，禁止不戴手指套进行测试分选。在拿放太阳能电池片的时候，要尽量轻，尽量不要使太阳能电池片受到摩擦，导致反射膜受损。

② 测试分选太阳能电池片前必须用标准太阳能电池片校准测试台。

6）用光伏组件测试仪测试光伏组件的主要技术参数。查看所检测光伏组件背后标签中的技术参数。用光伏组件测试仪测试光伏组件 U-I 曲线、短路电流、开路电压、最大功率等，并进行记录。

7）在实验台上完成光伏组件测试。

① 光伏组件开路电压测试。

首先按照图2-44所示的原理图连接好电路。

然后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意一个开关。

接下来记录下直流电压表的值，此值为光伏组件的开路电压。

最后查看光伏组件铭牌上的开路电压值，说明测量值和铭牌上值不同的原因。

② 光伏组件短路电流测试。

首先按照图2-45所示的原理图连接好电路。

然后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意一个开关。

接下来记录下直流电流表的值，此值为光伏组件的短路电流。

再查看光伏组件铭牌上的短路电流值，说明测量值和铭牌上值不同的原因。

最后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意两个开关或三个开关同时打开，测量短路电流，说明短路电流的大小和辐照度的关系。

③ 光伏组件 U-I 曲线测试。

首先按照图2-46所示的原理图连接好电路。

然后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意一个开关。

最后将电阻箱调节为表2-4所示的各电阻值，记录下每个电阻值下的电压和电流值，填入表2-4中。

④ 光伏组件最大功率和填充因子计算。

最大功率 P _m =U _m I _m 。将表2-4中的电压数据乘以电流数据计算输出功率，找出最大功率点。

光伏组件的填充因子公式 。根据表2-4中的值计算出所测试光伏组件的填充因子的大小。

⑤ 光伏组件串联开路电压测试。

首先按照图2-47所示的原理图连接好电路。

然后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意一个开关。

最后记录下直流电压表的值，此值为光伏组件串联开路电压。说明光伏组件串联后的开路电压和单个光伏组件的开路电压之间的关系。

⑥ 光伏组件串联短路电流测试。

首先按照图2-48所示的原理图连接好电路。

然后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意一个开关。

接下来记录下直流电流表的值，此值为光伏组件串联短路电流。

最后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意两个开关或三个开关同时打开，测量短路电流，说明短路电流的大小和辐照度的关系。

⑦ 光伏组件并联开路电压测试。

首先按照图2-49所示的原理图连接好电路。

然后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意一个开关。

最后记录下直流电压表的值，此值为光伏组件并联开路电压。说明光伏组件并联后的开路电压和单个光伏组件的开路电压之间的关系。

⑧ 光伏组件并联短路电流测试。

首先按照图2-50所示的原理图连接好电路。

然后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意一个开关。

接下来记录下直流电流表的值，此值为光伏组件并联短路电流。

最后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意两个开关或三个开关同时打开，测量短路电流，说明短路电流的大小和辐照度的关系。

⑨ 光伏组件负载特性测试。

首先按照图2-51所示的原理图连接好电路。

然后打开“模拟光源控制单元”里面“晨日”“午日”“夕日”中的任意一个开关。

接下来记录下直流电压表和电流表的值，并计算功率的值，填入表2-5中。

再断开DC 12V风扇的两根电源线，分别接入蜂鸣器、电动机、交通灯、LED灯等不同的负载，记录下直流电压表和电流表的值，并计算功率的值，填入表2-5中。

最后根据表2-5中所测试和计算的值说明负载大小和电压、电流之间的关系。