姜立兵　李迪　梁尚

【摘  要】碲化镉发电玻璃其具有非常典型的玻璃建材特性，是一种新型“发电玻璃”建筑材料。简述了国内光伏发电政策和光伏电池分类，对碲化镉薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池、多晶硅电池和单晶硅电池的性能特点重点研究。碲化镉发电玻璃具有实际组件转化效率高、年发电量大、适合建筑一体化、低成本、温度系数低、弱光性能好、绿色安全、产业链短、适用环境复杂、能量回收期短、性能稳定衰减小、安装后外形美观等诸多优点使其具有较好的市场前景。碲化镉发电玻璃可用于安装于屋顶或者建筑物外墙皮，同时碲化镉发电玻璃具有弱光发电的特性，发出的电能既可以自用也可以并网。

【关键词】碲化镉发电玻璃;弱光性;多晶硅;建筑一体化

1研究背景及意义

随着新能源在国内政策的不断出台，光伏发电在国内市场逐渐占据一席之地，光伏发电技术已经逐步趋于成熟和完善。据预测，依靠太阳能发电将在很大程度上缓解能源短缺压力，并在能源消耗上占据更大的比例。光伏发电将成为可再生领域的主体。

2国内政策

为推动分布式光伏发电，国家相继出台众多政策，太阳能资源得到进一步的应用，根据不动地区的的实际情况，制定了相应的装机计划和补贴政策，光伏发电下乡活动也若火如荼的进行着。与此同时，相关国企，例如国家电网等也在制定光伏发电计划。

3光伏产品分类对比

目前光伏电池在市场上的代表产品主要是硅基光电池和化合物光伏电池，硅基光电池在市场上的代表产品主要是多晶硅电池和单晶硅电池，化合物光伏电池在市场上的代表产品主要是碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池。

硅基太阳能电池占据了光伏组件绝大部分的的市场份额，在理论和实际中多晶硅电池的光电转化效率都比单晶硅要低4%-7%左右，但是由于多晶硅的生产过程简单、污染小、生产成本低等优势，成为目前应用最广泛的光伏电池生产材料。尽管单晶硅电池的转化效率最高达24%，虽然单晶硅电池的转化效率在所有光伏产品中最高，但是由于单晶硅的生产成本过高、生产制作过程过于繁复、对环境污染过大等原因使其在民用市场占比不大，单晶硅电池主要应用于航空航天领域。同时对于新材料电池的研究也取得飞速进展，碲化镉电池和铜铟镓硒薄膜电池发电效率直追单晶硅电池发电效率，成为未来国内最具潜力的光伏发电产品。其中碲化镉薄膜电池理论效率高达33%，比单晶硅电池和铜铟镓硒薄膜电池29%的理论效率还要高四个百分点。

其中，在四中光伏产品中，单晶硅电池的光电转化效率最高，碲化镉薄膜电池质量最轻，相应的安装固定成本更低。热斑效应会严重影响光伏产品的使用寿命，甚至会直接损坏电池板，碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池的热斑效应相比晶硅电池更小，更适合应用于厂房屋顶、墙壁等建筑领域。虽然表中所列举的四种产品中的使用寿命都在二十年以上，但是晶硅电池有严重的光衰现象，导致到产品的使用后期之后的年有效发电量急剧下降。尽管碲化镉薄膜电池的效率只有13%左右，但是因为有很好的弱光特性和高温环境适应性使其年有效发电量远超其他三类产品。

3.1碲化镉发电玻璃在建筑外墙体中的应用

随着世界能源危机的日益显现，代表太阳能应用最尖端、最有潜力的光伏发电将越来越多的应用于节能建筑。

建筑物越高，建筑外墙的表面积就越大，可用的太阳能资源就越多。将光伏發电组件应用在墙皮建筑材料上，合理收集有效的太阳能资源。将光伏发电组件制成玻璃幕墙突破了传统玻璃幕墙的单一围护功能，不仅屏蔽太阳的热辐射，而且可以利用太阳能转化为电能，并还能有效减低建筑墙体的温度，从而降低建筑物室内空调冷负荷。

碲化镉发电玻璃具有重量轻、热斑效应小、光衰不明显、温度系数低、弱光特性好、价格便宜等因素使其具有非常好的建筑材料特性，可应用于墙体和屋顶建材，可实现发电自用，余电上网。

4系统设计

4.1系统电压电流的确定

光伏发电组件串的输出电压值必须保持在逆变器直流输入端规定电压范围内。通常中等以上功率光伏逆变器的出入端口多于两个，最多端口数计算公式如下：

式中：

——逆变器输入端最多端口数

——逆变器最大输入电压

——光伏发电组件串电压

光伏发电组件串输入电流不能大于逆变器直流端最大输入电流。太阳电池组件并联数计算公式如下：

式中：

——太阳电池组件最大并联数

——光伏发电组件串最大输入电流

——逆变器直流端最大输入电流

4.2电缆选型

按照在分布式光伏发电系统中功能的不同，线缆的分类主要有三种：直流线缆、交流电缆和接地线缆。

直流线缆使用光伏专用线缆，此类线缆可以户外铺设，为符合线路安装规定，常用的光伏之路电缆为PV1-F1×4mm²。交流线缆的选材安装必须要考虑到环境因素，如气温、湿度、光照、防火、防虫蚁、绝缘性等，一般選用YJV型电缆。接地线缆同样要考虑到环境气温、湿度、光照、防火、防虫蚁等要求。

5应用前景分析

碲化镉发电玻璃采用高电压、低电流输出，很大程度上降低了线路传输损耗和线材成本;性能稳定，降低维护成本;弱光特性好，安装角度对发电量影响小、高温环境适应性强、热斑效应弱等优点使其在同等产品中发电能力更强，回本周期更短，使用寿命更长，应用范围更广泛。相对来说太阳能光作为可再生能源具有资源的无限性和广泛性，光伏发电的环保清洁性、安全性更符合当代环保主题，是一种真正的符合时代的能源供给方式。

参考文献：

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