太陽能正在改變世界，但是向光伏(PV)過渡需要一些時間。正如早在2018年9月的《電子設計》上報道的那樣，在當今世界上，化石燃料和核能仍然是主要的能源來源，而可再生能源的大型裝置正在增長。煤炭繼續(xù)作為一種可行的未來能源而下降，核能或多或少地達到了頂峰，這取決于電廠的使用年限和地點。在包括風能和水力發(fā)電在內的可再生能源替代品中，光伏能源的生產(chǎn)在能源轉換效率和市場份額方面不斷提高。

　　諸如有機(碳基)和無機鈣鈦礦之類的新型電池技術穩(wěn)步推動著向著最大理論PV效率的方向發(fā)展。可以同時使用硅和鈣鈦礦技術來獨立捕獲太陽光譜的兩個不同區(qū)域的串聯(lián)電池，繼續(xù)提高了效率。

　　美國國家可再生能源實驗室(NREL)的圖表表明，PV受到觀察者的關注已有數(shù)十年的歷史(圖1)。它展示了效率的持續(xù)提高，既顯示了增量的改進，又顯示了新方法帶來的重大飛躍。

圖1.截至2020年的光伏電池效率。

　　PV電池效率是基于標準照明條件的每個電池面積(平方米)的功率輸出(kW)的百分比，其中還考慮了其他一些因素，例如環(huán)境溫度和在自然日光下建模的照明的光譜含量。

　　在過去的十年中，我們見證了世界范圍內生產(chǎn)中的大型、功能強大的太陽能農(nóng)場的發(fā)展。這些裝置以及家庭、企業(yè)或校園大小的微電網(wǎng)陣列中成千上萬個較小的裝置，都已成功地供應了真實的電力。在日照高峰時，當功率超過本地消耗需求時，它們可以將PV電反饋到常規(guī)電網(wǎng)。

　　連接器要求

　　跟任何不斷發(fā)展的技術一樣，一些實際問題也將繼續(xù)得到解決，解決方案也會不斷完善。光伏面板安裝連接器的設計目標必須包括：

　　·能夠以最少的工作時間和精力將各個面板快速串在一起。

　　·鍵控的成對連接器可保持極性的簡便性。

　　·一旦安裝好正向閂鎖，即可防止意外斷開。

　　·最少或沒有專門的工具。

　　·能夠容納不同尺寸的電線。

　　·安全認證(UL、IEC)。

　　·材料必須符合歐盟RoHS和REACH等全球物質限制。

　　·防紫外線和防水(IP67)。

　　·低接觸電阻，可最大程度減少損耗。

　　在這里，我們展示了如何實現(xiàn)這些設計標準并將其提供給不斷增長的市場的示例。

　　第一次連接

　　在面板之間建立可靠的連接是第一步。在過去的十年左右的時間里，不同的制造商提供了幾種選擇。從歷史上看，壓接類型的連接器(例如PV4)主要用于面板互連。最近，PV4系列已升級為PV4-S，這些公連接器和母連接器根據(jù)UL6703的額定電壓為1500 V，并且符合標準IP68的防水標準(1 m的水持續(xù)24小時)。

　　為了降低系統(tǒng)效率，這些連接器具有低接觸電阻(0.35mΩ)。UL的額定電流取決于電線尺寸，范圍從14 AWG(2.5 m 2)的15 A ，到12 AWG(4.0 m 2)的20 A ，以及10 AWG(6.0 m 2)的30A 。

　　圖2顯示了引腳和插座對。標準產(chǎn)品包括完整的套件，僅接觸件和僅外殼，數(shù)量從100到2000件。具體而言，2270024-1引腳連接器和2270025-1插座連接器符合RoHS和REACH要求，并且不包含溴化或氯化阻燃劑或PVC。

圖2.SOLARLOK PV4-S連接器。

　　使用最少的工具進行接線

　　由TE Connectivity開發(fā)的SOLARLOK 2.0 DC Plug連接器系統(tǒng)具有絕緣位移連接(IDC)技術(圖3)。公頭和母頭端均集成了SOLARLOK 1,500-V PV4-S接口，以實現(xiàn)多功能性并與配有標準太陽能接口的太陽能PV連接器兼容。

圖3. SOLARLOK 2.0連接器：打開且未配對(a)，關閉并已配對(b)。

　　在內部，IDC方法使用四個可旋轉刀片，同時提供切削刃和接觸表面。葉片形狀設計用于切割雙絕緣電纜，并在不切割絞合線的情況下提供強大的導體壓縮能力。預期的好處是通過低接觸電阻實現(xiàn)了低功耗。

　　IDC連接器組件意味著不需要剝線。當安裝多個面板時，這是一個顯著的優(yōu)勢，從而有可能減少總體成本和組裝時間。切成一定長度的電纜被插入，并且連接器的兩半合上。不需要電纜剝皮或定制工具。

　　戶外連接始終是可靠性問題。SOLARLOK 2.0 DC插頭連接器填充有凝膠，這是一項獨特功能。提供的Powergel是兩部分的混合物，以1：1的混合比使用;它可以在室溫下在兩個小時內固化。一旦應用并關閉IDC連接器，凝膠密封件就會發(fā)粘以粘附到表面，并在? 40至+ 90°C的寬溫度范圍內提供密封。該凝膠與標準電纜護套材料兼容，并且與電纜護套尺寸無關。

　　SOLARLOK 2.0連接器還符合RoHS和REACH要求，并且鹵素含量低。它們帶有CE標志，并符合IEC 62852和UL 6703的要求。

　　通過將面板連接在一起，可以將它們的輸出進行組合以饋入負載。

　　為此，可以使用市售的接線盒。接下來需要充電控制器為電池組供電。從那里，逆變器將電池直流轉換為本地電網(wǎng)中使用的交流電壓，在美國為120 V交流。