体硅光伏组件由多个独立的太阳能电池组成,几乎总是串联连接,相较于单个电池,来增加功率和电压。光伏组件的电压通常选择与12V电池兼容。在25°C和AM1.5光照下,单个硅太阳能电池的最大功率点电压约为0.5V。考虑到光伏组件电压会因温度而降低,并且电池可能需要 15V 或更高的电压才能充电,大多数组件包含 36 个串联的太阳能电池。在标准测试条件下,开路电压约为 21V,最大功率和工作温度下的工作电压约为 17 或 18V。剩余的过剩电压被包括在内,以考虑光伏系统其他元件引起的电压降低,远离最大功率点的操作和光强度的降低。
光伏组件的电压由太阳能电池的数量决定,组件的电流则主要取决于太阳能电池的尺寸。在 AM1.5 和最佳倾斜条件下,商用太阳能电池的电流密度大约在 30 mA/cm2 至 36 mA/cm2 之间。单晶太阳能电池的尺寸通常为 15.6 × 15.6 cm2,组件提供的总电流约为 9 – 10A。
下表显示了 STC 下典型组件的输出。 IMP 和 ISC 变化不大,但 VMP 和 VOC 随组件中的电池数量变化。
Cells | PMAX | VMPP | IMPP | VOC | ISC | Efficiency |
---|---|---|---|---|---|---|
72 | 340 Wp | 37.9 V | 8.97 A | 47.3 V | 9.35 A | 17.5% |
60 | 280 Wp | 31.4 V | 8.91 A | 39.3 V | 9.38 A | 17.1% |
36 | 170 Wp | 19.2 V | 8.85 A | 23.4 V | 9.35 A | 17% |
用于住宅或大型场地的组件通常包含 60 或 72 个电池。还有其他尺寸,例如 96 单元组件,但它们不太常见。
如果组件中的所有太阳能电池都具有相同的电气特性,并且它们都经历相同的日照和温度,那么所有电池都将以完全相同的电流和电压运行。在这种情况下,组件的IV曲线与各个电池的IV曲线形状相同,只是电压和电流增加了。电路的方程变为:
其中:
N 为串联电池数;
M 为并联电池数;
IT 为电路的总电流;
VT 为电路的总电压;
I0 为单个太阳能电池的饱和电流;
IL 为单个太阳能电池的短路电流;
n 为单个太阳能电池的理想因子;
q、k 和 T 是常数页中给出的常数。
一组互连的相同的太阳能电池的整体 IV 曲线如下所示。总电流就是单个电池的电流乘以并联电池的数量。由此:总ISC = ISC × M。总电压是单个电池电压乘以串联电池的数量。由此:
$$I_{SC}(total) = I_{SC}(cell)\times M$$
$$I_{MP}(total) = I_{MP}(cell)\times M$$
$$V_{OC}(total) = V_{OC}(cell)\times N$$
$$V_{MP}(total) = V_{MP}(cell)\times N$$
如果电池相同,则当电池并联或串联时,填充因子不会改变。然而,电池中通常存在错配,因此当电池互连时填充因子较低。电池错配可能源自制造过程,或电池上的光差异,即其中一个电池比另一个电池具有更多的光。