太陽能光伏發(fā)電技術(shù)培訓(xùn)教學(xué)課件

1、新能源發(fā)電技術(shù) 全有文檔1太陽能光伏發(fā)電技術(shù)2太陽能概述太陽能電池的基本原理太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)本章提要32-1太陽能概述太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強(qiáng)度為1367kW/m2。地球赤道的周長為40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達(dá)1.731014kW。太陽每秒鐘照射到地球上的能量相當(dāng)于500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。4地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是2-1太陽能概述地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠(yuǎn)古以來貯存下來的太陽能。 5廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽

2、輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費(fèi)使用，又無需運(yùn)輸，對環(huán)境無任何污染。2-1太陽能概述6太陽能特點(diǎn)太陽能利用歷史太陽能利用方式太陽能發(fā)電的方式太陽能光伏發(fā)電歷史和現(xiàn)狀太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)2-1太陽能概述71.太陽的構(gòu)造太陽的結(jié)構(gòu)共分七層：（1）內(nèi)核 （5）反變層（2）輻射輸能區(qū) （6）色球?qū)樱?）對流區(qū) （7）日 冕（4）光球?qū)?-1太陽能概述一、太陽能特點(diǎn)8太陽的構(gòu)造2-1太陽能概述9太陽的構(gòu)造10（1）內(nèi)核 在太陽平均半徑23%（0.23R） 的區(qū)域內(nèi)是太陽的內(nèi)核，其溫度約為81064107K，密度為水的80100倍，占太陽全部

3、質(zhì)量的40%，總體積的15%。這部分產(chǎn)生的能量占太陽產(chǎn)生總能量的90%。氫聚合時放出射線，當(dāng)它經(jīng)過較冷區(qū)域時由于消耗能量，波長增長，變成X射線或紫外線及可見光。2-1太陽能概述1.太陽的構(gòu)造11太陽X射線照片2-1太陽能概述12 （2）輻射輸能區(qū) 從0.230.7R的區(qū)域稱為“輻射輸能區(qū)”，溫度降到1.3105K，密度下降為0.079g/ cm3。 （3）對流區(qū) 0.71.0R之間稱為“對流區(qū)”，溫度下降到5103K，密度下降到10-8g/cm3。 2-1太陽能概述1.太陽的構(gòu)造13 （4）光球?qū)?太陽的外部是一個光球?qū)樱褪侨藗內(nèi)庋鬯吹降奶柋砻?，其溫度?762K，厚約500km，密度

4、為10-6g/cm3，它是由強(qiáng)烈電離的氣體組成，太陽能絕大部分輻射都是由此向太空發(fā)射的。光球表面有顆粒狀結(jié)構(gòu)- “米粒組織”。光球上亮的區(qū)域叫光斑，暗的黑斑叫太陽黑子，太陽黑子的活動具有平均11.2年的周期。 2-1太陽能概述1.太陽的構(gòu)造142-1太陽能概述15太 陽 黑 子2-1太陽能概述16一張日食的照片（太陽黑子）2-1太陽能概述17 （5）反變層 光球外面分布著不僅能發(fā)光，而且?guī)缀跏峭该鞯奶柎髿猓?稱之為“反變層”，它是由極稀薄的氣體組成，厚約數(shù)百公里，它能吸收某些可見光的光譜輻射。2-1太陽能概述1.太陽的構(gòu)造18 （6）色球?qū)?“反變層”的外面是太陽大氣上層，稱之為“色球?qū)印保?/p>

5、厚約11.5104km，大部分由氫和氦組成。 （7）日冕 “色球?qū)印蓖馐巧烊胩盏你y白色日冕，溫度高達(dá)1百萬度，高度有時達(dá)幾十個太陽半徑。2-1太陽能概述1.太陽的構(gòu)造19太陽色球照片2-1太陽能概述20太陽日冕。SOHO探測器拍攝。2-1太陽能概述21太陽高溫大氣2-1太陽能概述22太陽日冕 攝于1991年7月11日日全食時2-1太陽能概述23太陽日冕 4英寸折射望遠(yuǎn)鏡攝于2019年2月2-1太陽能概述24太陽日冕 2019年8月11日攝于土耳其東部的Haza湖岸2-1太陽能概述25 從太陽的構(gòu)造可見，太陽并不是一個溫度恒定的黑體，而是一個多層的有不同波長發(fā)射和吸收的輻射體。不過在太陽能利用

6、中通常將它視為一個溫度為6000K，發(fā)射波長為0.33m的黑體。 2-1太陽能概述1.太陽的構(gòu)造26太陽常數(shù) 晝夜是由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的，而季節(jié)是由于地球的自轉(zhuǎn)軸與地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道的轉(zhuǎn)軸呈2327的夾角而產(chǎn)生的。2.太陽輻射的特性2-1太陽能概述27 由于地球以橢圓形軌道繞太陽運(yùn)行，太陽與地球之間的距離不是一個常數(shù)，而且一年里每天的日地距離也不一樣。眾所周知，某一點(diǎn)的輻射強(qiáng)度與距輻射源的距離的平方成反比，這意味著地球大氣上方的太陽輻射強(qiáng)度會隨日地間距離不同而異。太陽常數(shù)2-1太陽能概述2.太陽輻射的特性28 然而，由于日地間距離太大（平均距離為1.5 108km），所以地球大氣層外的太陽

7、輻射強(qiáng)度幾乎是一個常數(shù)。 因此人們就采用所謂 “太陽常數(shù)”來描述地球大氣層上方的太陽輻射強(qiáng)度。它是指平均日地距離時，在地球大氣層上界垂直于太陽輻射的單位表面積上所接受的太陽輻射能。太陽常數(shù)2-1太陽能概述2.太陽輻射的特性29 近年來通過各種先進(jìn)手段測得的太陽常數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為1353w/m2。一年中由于日地距離的變化所引起太陽輻射強(qiáng)度的變化不超過3.4%。太陽常數(shù)2-1太陽能概述2.太陽輻射的特性301977年日全食2-1太陽能概述311994年日全食2-1太陽能概述32日偏食2-1太陽能概述33到達(dá)地面的太陽輻射 太陽照射到地平面上的輻射或稱“日射”由兩部分組成直達(dá)日射和漫射日射。太陽輻射穿過

8、大氣層而到達(dá)地面時，由于大氣中空氣分子、水蒸氣和塵埃等對太陽輻射的吸收、反射和散射，不僅使輻射強(qiáng)度減弱，還會改變輻射的方向和輻射的光譜分布。2-1太陽能概述2.太陽輻射的特性34到達(dá)地面的太陽輻射 （1）直射 指直接來自太陽其輻射方向不發(fā)生改變的輻射； （2）漫射 指被大氣反射和散射后方向發(fā)生了改變的太陽輻射。2-1太陽能概述2.太陽輻射的特性35到達(dá)地面的太陽輻射 漫射由三部分組成： （1）太陽周圍的散射 （太陽表面周圍的天空亮光）， （2）地平圈散射 （地平圈周圍的天空亮光或暗光）， （3）其他的天空散射輻射。2-1太陽能概述2.太陽輻射的特性36到達(dá)地面的太陽輻射主要受大氣層厚度的影響。

9、大氣層越厚，對太陽輻射的吸收、反射和散射就越嚴(yán)重，到達(dá)地面的太陽輻射就越少。此外大氣的狀況和大氣的質(zhì)量對到達(dá)地面的太陽輻射也有影響。到達(dá)地面的太陽輻射2-1太陽能概述2.太陽輻射的特性37不同地區(qū)太陽平均輻射強(qiáng)度此外地球上不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同氣象條件下到達(dá)地面的太陽輻射強(qiáng)度都是不相同的。2-1太陽能概述2.太陽輻射的特性383.太陽能特點(diǎn)在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強(qiáng)度為1kW/m2，地球表面某一點(diǎn)24小時的年平均輻射強(qiáng)度為0.20kW/m2，相當(dāng)于有1.021017W 的能量，人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地?zé)崮苜Y源除外）。2-1太陽能概述393.太陽能特點(diǎn)2-1太

10、陽能概述403.太陽能特點(diǎn)從圖上可以看出，地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠(yuǎn)古以來貯存下來的太陽能。2-1太陽能概述412-1太陽能概述永恒性廣泛性分散性隨機(jī)性間歇性區(qū)域性清潔性3.太陽能特點(diǎn)423.太陽能特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)一次能源可再生能源資源豐富可免費(fèi)使用無需運(yùn)輸無任何污染缺點(diǎn)能流密度低強(qiáng)度受各種因素（季節(jié)、地點(diǎn)、氣候等）的影響不能維持常量2-1太陽能概述433.太陽能特點(diǎn)雖然太陽能資源總量相當(dāng)于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍。但是太陽能的這些缺點(diǎn)會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。

11、2-1太陽能概述444.我國的太陽能資源2-1太陽能概述我國幅員廣大，有著十分豐富的太陽能資源。根據(jù)中國氣象科學(xué)研究院的研究，有2/3以上國土面積，年日照在2000小時以上，年平均輻射量超過0.6GJ/cm2，各地太陽年輻射量大致在9302330kWh/m2之間。專家統(tǒng)計，如果把全國1%的荒漠中的太陽能用于發(fā)電，就可以發(fā)出相當(dāng)于2019年全年的耗電量。屆時，新疆、西藏、甘肅等廣大西部地區(qū)將成為我國新的能源基地。454.我國的太陽能資源2-1太陽能概述從全國太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部

12、、海南島東部和西部以及臺灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量很大。464.我國的太陽能資源2-1太陽能概述太陽能豐富區(qū)，在內(nèi)蒙中西部、青藏高原等地，年總輻射在150千卡/平方公分以上。太陽能較豐富區(qū)，北疆及內(nèi)蒙東部等地，年總輻射約130150千卡/平方公分。太陽能可利用區(qū)，分布在長江下游、兩廣、貴州南部和云南及松遼平原，年總輻射量為110130千卡/平方公分。 474.我國的太陽能資源2-1太陽能概述48人類對太陽能的利用有著悠久的歷史。我國早在兩千多年前的戰(zhàn)國時期就知道利用鋼制四面鏡聚焦太陽光來點(diǎn)火；利用太陽能來干燥農(nóng)副產(chǎn)品。2-1太陽能概述二、太陽能的利用歷史49發(fā)展到現(xiàn)代，太陽能的利用已

13、日益廣泛，它包括太陽能的光熱利用，太陽能的光電利用和太陽能的光化學(xué)利用等。2-1太陽能概述二、太陽能的利用歷史50二、太陽能的利用歷史 據(jù)記載，人類利用太陽能已有3000多年的歷史。將太陽能作為一種能源和動力加以利用，只有300多年的歷史。真正將太陽能作為“近期急需的補(bǔ)充能源”，“未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)”，則是近來的事。2-1太陽能概述51 20世紀(jì)70年代以來，太陽能科技突飛猛進(jìn)，太陽能利用日新月異。近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門德考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機(jī)算起。該發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹作功而抽水的機(jī)器。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述52

14、第一階段(1900-1920) 在這一階段，世界上太陽能研究的重點(diǎn)仍是太陽能動力裝置，但采用的聚光方式多樣化，且開始采用平板集熱器和低沸點(diǎn)工質(zhì)，裝置逐漸擴(kuò)大，最大輸出功率達(dá)73.64kW，實用目的比較明確，造價仍然很高。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述53 第二階段（1920-1945） 在這20多年中，太陽能研究工作處于低潮，參加研究工作的人數(shù)和研究項目大為減少，其原因與礦物燃料的大量開發(fā)利用和發(fā)生第二次世界大戰(zhàn)（1935-1945）有關(guān)，而太陽能又不能解決當(dāng)時對能源的急需，因此使太陽能研究工作逐漸受到冷落。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述54 第三階段（1945-1965） 在第

15、二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后的20年中，一些有遠(yuǎn)見的人士已經(jīng)注意到石油和天然氣資源正在迅速減少， 呼吁人們重視這一問題，從而逐漸推動了太陽能研究工作的恢復(fù)和開展，并且成立太陽能學(xué)術(shù)組織，舉辦學(xué)術(shù)交流和展覽會，再次興起太陽能研究熱潮。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述55 第四階段(1965-1973) 這一階段，太陽能的研究工作停滯不前，主要原因是太陽能利用技術(shù)處于成長階段，尚不成熟，并且投資大，效果不理想，難以與常規(guī)能源競爭，因而得不到公眾、企業(yè)和政府的重視和支持。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述56 第五階段（1973-1980）1973年10月爆發(fā)中東戰(zhàn)爭，石油輸出國組織采取石油減產(chǎn)、提價

16、等辦法，支持中東人民的斗爭，維護(hù)本國的利益。其結(jié)果是使那些依靠從中東地區(qū)大量進(jìn)口廉價石油的國家，在經(jīng)濟(jì)上遭到沉重打擊。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述57 于是，西方一些人驚呼：世界發(fā)生了“能源危機(jī)”（有的稱“石油危機(jī)”）。這次“危機(jī)”在客觀上使人們認(rèn)識到：現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)必須徹底改變，應(yīng)加速向未來能源結(jié)構(gòu)過渡。 從而使許多國家，尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國家，重新加強(qiáng)了對太陽能及其它可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持，在世界上再次興起了開發(fā)利用太陽能熱潮。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述58 1973年，美國制定了政府級陽光發(fā)電計劃，太陽能研究經(jīng)費(fèi)大幅度增長，并且成立太陽能開發(fā)銀行，促進(jìn)太陽能產(chǎn)品的商業(yè)化。

17、 日本在1974年公布了政府制定的“陽光計劃”，其中太陽能的研究開發(fā)項目有：太陽房 、工業(yè)太陽能系統(tǒng)、太陽熱發(fā)電、太陽電池生產(chǎn)系統(tǒng)、分散型和大型光伏發(fā)電系統(tǒng)等。為實施這一計劃，日本政府投入了大量人力、物力和財力。70年代初世界上出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能熱潮，對我國也產(chǎn)生了巨大影響。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述59 70年代初世界上出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能熱潮，對我國也產(chǎn)生了巨大影響。一些有遠(yuǎn)見的科技人員，紛紛投身太陽能事業(yè)，積極向政府有關(guān)部門提建議，出書辦刊，介紹國際上太陽能利用動態(tài)；在農(nóng)村推廣應(yīng)用太陽灶 ，在城市研制開發(fā)太陽熱水器，空間用的太陽電池開始在地面應(yīng)用。 二、太陽能的利用歷史2-

18、1太陽能概述60 1975年，在河南安陽召開“全國第一次太陽能利用工作經(jīng)驗交流大會”，進(jìn)一步推動了我國太陽能事業(yè)的發(fā)展。這次會議之后，太陽能研究和推廣工作納入了我國政府計劃，獲得了專項經(jīng)費(fèi)和物資支持。一些大學(xué)和科研院所，紛紛設(shè)立太陽能課題組和研究室，有的地方開始籌建太陽能研究所。當(dāng)時，我國也興起了開發(fā)利用太陽能的熱潮。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述61 這一時期，太陽能開發(fā)利用工作處于前所未有的大發(fā)展時期，具有以下特點(diǎn)： （1）各國加強(qiáng)了太陽能研究工作的計劃性，不少國家制定了近期和遠(yuǎn)期陽光計劃。開發(fā)利用太陽能成為政府行為，支持力度大大加強(qiáng)。國際間的合作十分活躍，一些第三世界國家開始積極參

19、與太陽能開發(fā)利用工作。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述62 （2）研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，研究工作日益深入，取得一批較大成果，如CPC、真空集熱管、非晶硅太陽電池、 光解水制氫、太陽能熱發(fā)電等。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述63 （3）各國制定的太陽能發(fā)展計劃，普遍存在要求過高、過急問題，對實施過程中的困難估計不足，希望在較短的時間內(nèi)取代礦物能源，實現(xiàn)大規(guī)模利用太陽能。例如，美國曾計劃在1985年建造一座小型太陽能示范衛(wèi)星電站，2019年建成一座500萬kW空間太陽能電站。事實上，這一計劃后來進(jìn)行了調(diào)整，至今空間太陽能電站還未升空。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述64 （4）太陽

20、熱水器、太陽電池等產(chǎn)品開始實現(xiàn)商業(yè)化，太陽能產(chǎn)業(yè)初步建立，但規(guī)模較小，經(jīng)濟(jì)效益尚不理想。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述65 第六階段（1980-1992） 70年代興起的開發(fā)利用太陽能熱潮，進(jìn)入80年代后不久開始落潮，逐漸進(jìn)入低谷。世界上許多國家相繼大幅度削減太陽能研究經(jīng)費(fèi)，其中美國最為突出。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述66 導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是： （1）世界石油價格大幅度回落，而太陽能產(chǎn)品價格居高不下，缺乏競爭力； （2）太陽能技術(shù)沒有重大突破，提高效率和降低成本的目標(biāo)沒有實現(xiàn)，以致動搖了一些人開發(fā)利用太陽能的信心； （3）核電發(fā)展較快，對太陽能的發(fā)展起到了一定的抑制作用。

21、二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述67 受80年代國際上太陽能低落的影響，我國太陽能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出：太陽能利用投資大、效果差、貯能難、占地廣，認(rèn)為太陽能是未來能源，主張外國研究成功后我國引進(jìn)技術(shù)。雖然，持這種觀點(diǎn)的人是少數(shù)，但十分有害，對我國太陽能事業(yè)的發(fā)展造成不良影響。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述68 第七階段（1992- 至今） 由于大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，對人類的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅。在這樣背景下，1992年聯(lián)合國在巴西召開“世界環(huán)境與發(fā)展大會”，會議通過了里約熱內(nèi)盧環(huán)境與發(fā)展宣言， 21世紀(jì)議程和聯(lián)合國氣候變化框架公約等一

22、系列重要文件，把環(huán)境與發(fā)展納入統(tǒng)一的框架，確立了 可持續(xù)發(fā)展的模式。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述69 這次會議之后，世界各國加強(qiáng)了清潔能源技術(shù)的開發(fā)，將利用太陽能與環(huán)境保護(hù)結(jié)合在 一起，使太陽能利用工作走出低谷，逐漸得到加強(qiáng)。 世界環(huán)發(fā)大會之后，我國政府對環(huán)境與發(fā)展十分重視，提出10條對策和措施，明確要“因地制宜地開發(fā)和推廣太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、生物質(zhì)能等清潔能源”，制定了中國21世紀(jì)議程，進(jìn)一步明確了太陽能重點(diǎn)發(fā)展項目。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述70 2019年國家計委、國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源發(fā)展綱要（2019- 2019），明確提出我國在2

23、019-2019年新能源和可再生能源的發(fā)展目標(biāo)、任務(wù)以及相應(yīng)的對策和措施 。這些文件的制定和實施，對進(jìn)一步推動我國太陽能事業(yè)發(fā)揮了重要作用。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述71 2019年，聯(lián)合國在津巴布韋召開“世界太陽能高峰會議”，會后發(fā)表了哈拉雷太陽能與持續(xù)發(fā)展宣言 ，會上討論了世界太陽能10年行動計劃（2019- 2019），國際太陽能公約，世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃等重要文件。 這次會議進(jìn)一步表明了聯(lián)合國和世界各國對開發(fā)太陽能的堅定決心，要求全球共同行動 ，廣泛利用太陽能。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述72 1992年以后，世界太陽能利用又進(jìn)入一個發(fā)展期，其特點(diǎn)是： （1）太陽能利

24、用與世界可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)緊密結(jié)合，全球共同行動，為實現(xiàn)世界太陽能發(fā)展戰(zhàn)略而努力； （2）太陽能發(fā)展目標(biāo)明確，重點(diǎn)突出，措施得力，有利于克服以往忽冷忽熱、過熱過急的弊端，保證太陽能事業(yè)的長期發(fā)展； 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述73 （3） 在加大太陽能研究開發(fā)力度的同時，注意科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，加速商業(yè)化進(jìn)程，擴(kuò)大太陽能利用領(lǐng)域和規(guī)模，經(jīng)濟(jì)效益逐漸提高； （4）國際太陽能領(lǐng)域的合作空前活躍，規(guī)模擴(kuò)大，效果明顯。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述74在20世紀(jì)100年間太陽能發(fā)展道路并不平坦，一般每次高潮期后都會出現(xiàn)低潮期，處于低潮的時間大約有45年。太陽能利用的

25、發(fā)展歷程與煤、石油、核能完全不同，人們對其認(rèn)識差別大，反復(fù)多，發(fā)展時間長。二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述75 這一方面說明太陽能開發(fā)難度大，短時間內(nèi)很難實現(xiàn)大規(guī)模利用； 另一方面也說明太陽能利用還受礦物能源供應(yīng)，政治和戰(zhàn)爭等因素的影響，發(fā)展道路比較曲折。 從總體來看，20世紀(jì)取得的太陽能科技進(jìn)步仍比以往任何一個世紀(jì)都大。 二、太陽能的利用歷史2-1太陽能概述76三、太陽能利用方式2-1太陽能概述太陽能發(fā)電太陽能熱利用太陽能動力利用 太陽能利用涉及的技術(shù)問題很多，但根據(jù)太陽能的特點(diǎn)，具有共性的技術(shù)主要有四項，即太陽能采集、太陽能轉(zhuǎn)換、太陽能貯存和太陽能傳輸。太陽能光化利用太陽能生物利用太陽

26、能光-光利用77三、太陽能利用方式2-1太陽能概述78四、太陽能發(fā)電的方式2-1太陽能概述 太陽能發(fā)電的方式主要有：1）通過熱過程的：“太陽能熱發(fā)電”(塔式發(fā)電、拋物面聚光發(fā)電、太陽能煙囪發(fā)電、熱離子發(fā)電、熱光伏發(fā)電、溫差發(fā)電等)2）不通過熱過程的：“光伏發(fā)電”“光感應(yīng)發(fā)電”“光化學(xué)發(fā)電”“光生物發(fā)電”等。792-1太陽能概述1.太陽能熱發(fā)電太陽能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并通過熱力循環(huán)過程進(jìn)行發(fā)電，是太陽能熱利用的重要方面。 2.光感應(yīng)發(fā)電 光感應(yīng)發(fā)電是利用某些有機(jī)高分子團(tuán)吸收太陽光后變成“光極化偶極子”的現(xiàn)象，分別把積聚在受感應(yīng)的“光極化偶極子”兩端的正負(fù)電荷引出，即得到光電

27、流。目前這項技術(shù)還處于原理性試驗階段。四、太陽能發(fā)電的方式802-1太陽能概述4.光化學(xué)發(fā)電指浸泡在溶液中的電極受到光照后，電極上有電流輸出的現(xiàn)象。可進(jìn)一步分為液結(jié)光化電池、光電解電池、光催化電池。3.光伏發(fā)電太陽的輻射能光子通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程，通常叫做“光生伏打效應(yīng)”。太陽能電池即利用這種效應(yīng)制成。5.光生物發(fā)電葉綠素在光照下能產(chǎn)生電流。光生物發(fā)電通常指葉綠素電池。四、太陽能發(fā)電的方式81五、太陽能光伏發(fā)電歷史和現(xiàn)狀2-1太陽能概述 自從1954年第一塊實用光伏電池問世以來，太陽光伏發(fā)電取得了長足的進(jìn)步。1973年的石油危機(jī)和90年代的環(huán)境污染問題大大促進(jìn)了太陽光伏發(fā)電的發(fā)展。8

28、2五、太陽能光伏發(fā)電歷史和現(xiàn)狀2-1太陽能概述83五、太陽能光伏發(fā)電歷史和現(xiàn)狀2-1太陽能概述84五、太陽能光伏發(fā)電歷史和現(xiàn)狀2-1太陽能概述85五、太陽能光伏發(fā)電歷史和現(xiàn)狀2-1太陽能概述86五、太陽能光伏發(fā)電歷史和現(xiàn)狀2-1太陽能概述87六、太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)2-1太陽能概述太陽能光伏發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡單，體積小且輕。 (2)易安裝，易運(yùn)輸，建設(shè)周期短。(3)容易啟動，維護(hù)簡單，隨時使用，保證供應(yīng)。(4)清潔，安全，無噪聲。(5)可靠件高，壽命長。(6)太陽能無處不有，應(yīng)用范圍廣。(7)降價速度快，能量償還時間有可能縮短。88六、太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)2-1太陽能概述太陽能光

29、伏發(fā)電的主要缺點(diǎn)：(1)能量分散，占地面積大。(2)間歇性大。除了晝夜這種周期變化外，太陽能光伏發(fā)電還常常受云層變化的影響。小功率光伏發(fā)電系統(tǒng)可用蓄電池補(bǔ)充，大功率光伏電站的控制運(yùn)行比常規(guī)火電廠、水電站、核電廠要復(fù)雜。(3)地域性強(qiáng)。89太陽能概述太陽能電池的基本原理太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)本章提要902-2太陽能電池的基本原理太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”，因此太陽能電池又稱為“光伏電池”。91太陽能電池的物理基礎(chǔ)本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體電子和空穴的輸運(yùn)P-N結(jié)的光伏效應(yīng)太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本

30、原理921.固體的能帶理論能帶理論是解釋金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一種理論。能級（Enegy Level）：在孤立原子中，原子核外的電子按照一定的殼層排列，每一殼層容納一定數(shù)量的電子。每個殼層上的電子具有分立的能量值，也就是電子按能級分布。一、太陽能電池的物理基礎(chǔ)2-2太陽能電池的基本原理931.固體的能帶理論電子的共有化運(yùn)動：晶體中大量的原子集合在一起，而且原子之間距離很近，致使離原子核較遠(yuǎn)的殼層發(fā)生交疊，殼層交疊使電子不再局限于某個原子上，有可能轉(zhuǎn)移到相鄰原子的相似殼層上去，也可能從相鄰原子運(yùn)動到更遠(yuǎn)的原子殼層上去，這種現(xiàn)象稱為電子的共有化運(yùn)動 。一、太陽能電池的物理基礎(chǔ)2-2太陽能電池的基本原理94

31、1.固體的能帶理論能帶（Enegy Band）：電子的共有化運(yùn)動使本來處于同一能量狀態(tài)的電子產(chǎn)生微小的能量差異，與此相對應(yīng)的能級擴(kuò)展為能帶。每一條能帶有許多極其相近的能級組成。一、太陽能電池的物理基礎(chǔ)2-2太陽能電池的基本原理951.固體的能帶理論禁帶（Forbidden Band）：能帶允許被電子占據(jù)的稱為允帶，允帶之間的范圍是不允許電子占據(jù)的，此范圍稱為禁帶。一、太陽能電池的物理基礎(chǔ)2-2太陽能電池的基本原理961.固體的能帶理論原子殼層中的內(nèi)層允帶總是被電子先占滿，然后再占據(jù)能量更高的外面一層的允帶。被電子占滿的允帶稱為滿帶或者價帶。每一個能級上都沒有電子的能帶稱為空帶。未被電子填滿的能

32、帶或者空帶稱為導(dǎo)帶。一、太陽能電池的物理基礎(chǔ)2-2太陽能電池的基本原理971.固體的能帶理論實際晶體的能帶和孤立原子能級間的關(guān)系非常復(fù)雜。有時，兩個分立的能級會相互交雜，或變?yōu)榛ハ喁B合的能帶而禁帶消失；或分裂為另外兩組能帶。這種過程稱為軌道的雜化。硅原子的導(dǎo)帶和價帶就是軌道雜化而成。一、太陽能電池的物理基礎(chǔ)2-2太陽能電池的基本原理982.導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體導(dǎo)體：導(dǎo)體的導(dǎo)帶和價帶相鄰或者重疊，禁帶消失。價帶中的電子在電場作用下可以自由地進(jìn)入導(dǎo)帶，表現(xiàn)為良好的導(dǎo)電能力。一、太陽能電池的物理基礎(chǔ)2-2太陽能電池的基本原理992.導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體絕緣體：絕緣體的導(dǎo)帶和價帶之間的禁帶很寬，Eg達(dá)

33、57eV(1eV為1.60210-19J或96.48kJmol-1) ，導(dǎo)帶幾乎是空的，若電場既不能使位于價帶的電子移動，也不能使其躍遷到導(dǎo)帶，因此不能導(dǎo)電。一、太陽能電池的物理基礎(chǔ)2-2太陽能電池的基本原理1002.導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體半導(dǎo)體：半導(dǎo)體的導(dǎo)帶和價帶之間禁帶的寬度較小，一般Eg3eV。在一定能量（例如外電場）的激發(fā)下，價帶中的電子總會被激發(fā)到空帶中，使之成為導(dǎo)帶，而在價帶中留下空穴。半導(dǎo)體就是利用這種方式傳導(dǎo)電流的。一、太陽能電池的物理基礎(chǔ)2-2太陽能電池的基本原理1011.本征半導(dǎo)體由同一種原子組成的半導(dǎo)體稱元素半導(dǎo)體，兩種以上原子組成的半導(dǎo)體稱化合物半導(dǎo)體。完全純凈和結(jié)構(gòu)完整

34、的半導(dǎo)體為本征半導(dǎo)體，是共價鍵晶體。 二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理1021.本征半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理以硅為例，如圖中每個硅原子最外層有四個價電子，這些價電子的軌道通過適當(dāng)?shù)碾s化，恰好與最近鄰的四個硅原于形成四面體型共價鍵結(jié)構(gòu)。當(dāng)共價鍵中的電子因熱、光、電場等因素的作用獲得足夠的能量時，能夠克服共價鍵的束縛從價帶躍遷到導(dǎo)帶而成為自由電子。1031.本征半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理這時在原來的共價鍵位置上就留下一個空位，而周圍近鄰鍵上的電子隨時可能跳過來填補(bǔ)這個空位，因而使空位又轉(zhuǎn)移到了鄰近的鍵上去，這種可

35、移動的空位稱為空穴。1041.本征半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理半導(dǎo)體就是這樣靠著電子和空穴的移動來導(dǎo)電的，所以電子（電子濃度n）和空穴（空穴濃度p）皆為半導(dǎo)體的載流子。本征載流子濃度隨溫度升高而增加，隨禁帶寬度的增加而減小。1052.摻雜半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理根據(jù)需要在本征半導(dǎo)體中摻入其它雜質(zhì)以后就得到摻雜半導(dǎo)體。1062.摻雜半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理在晶體硅中加進(jìn)族元素磷后，磷原子除了拿出4個價電子和周圍最鄰近的4個硅原子組成共價鍵外，還多余一個價電子，使磷原子電離成正離子。1072.摻雜半導(dǎo)

36、體二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理只要很小的能量，就可以使多余的價電子跳到導(dǎo)帶上，因此，其禁帶要比純硅晶體窄得多。摻雜硅中的磷元素全部電離時可提供同等數(shù)量的導(dǎo)電電子。這種提供電子的雜質(zhì)稱為施主，對應(yīng)的半導(dǎo)體稱為N型半導(dǎo)體。1082.摻雜半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理在晶體硅中加進(jìn)族元素硼后，硼原子在和周圍最鄰近的4個硅原子組成共價鍵時，還缺少一個價電子，因而很容易從別處奪來一個價電子，自身電離成負(fù)離子?？梢哉J(rèn)為硼原子帶著一個容易電離的空穴。1092.摻雜半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理只要很小的能量，就可以使空穴跳至價帶

37、上，因此，其禁帶要比純硅晶體也要窄得多。摻雜硅中的硼元素全部電離時 可向價帶提供同等數(shù)量的空穴。這種從半導(dǎo)體接受電子的雜質(zhì)稱為受主，對應(yīng)的半導(dǎo)體稱為P型半導(dǎo)體。1102.摻雜半導(dǎo)體二、本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體2-2太陽能電池的基本原理摻有施主的硅稱為N型硅。在N型半導(dǎo)體中，由于np，一般把電子稱為多數(shù)載流子，而空穴稱為少數(shù)載流子。摻有受主的硅稱為P型硅。在P型半導(dǎo)體中，由于np，一般把電子稱為少數(shù)載流子，而空穴稱為多數(shù)載流子。111三、電子和空穴的輸運(yùn)2-2太陽能電池的基本原理常態(tài)時，半導(dǎo)體中的電子和空穴始終在進(jìn)行無規(guī)則的熱運(yùn)動，這種運(yùn)動沒有方向性，不引起靜位移，對電流沒有貢獻(xiàn)。有兩種原因可引起

38、電子和空穴的靜位移，產(chǎn)生電子和空穴的輸運(yùn)，即漂移和擴(kuò)散。外電場引起漂移，載流子濃度差引起擴(kuò)散。112三、電子和空穴的輸運(yùn)2-2太陽能電池的基本原理半導(dǎo)體受外電場作用，在載流子的熱運(yùn)動上疊加一個附加速度，稱為漂移速度。對于電子，漂移速度與電場反向；對于空穴，漂移速度與電場同向。漂移速度使電子和空穴有一個靜位移，從而形成電流。1.漂移113三、電子和空穴的輸運(yùn)2-2太陽能電池的基本原理在半導(dǎo)體中電子（或空穴）的濃度不均勻，則電子（或空穴）將在濃度梯度的影響下擴(kuò)散，從而使電子（或空穴）有一個靜位移，形成電流。濃度梯度越大，擴(kuò)散越快。2.擴(kuò)散114三、電子和空穴的輸運(yùn)2-2太陽能電池的基本原理平衡狀態(tài)

39、下，受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量躍入導(dǎo)帶，在價帶中留下等量空穴。這些多余平衡濃度的光生電子和空穴，稱為非平衡載流子或過剩載流子。3.過剩載流子115三、電子和空穴的輸運(yùn)2-2太陽能電池的基本原理這種由外界條件改變使半導(dǎo)體產(chǎn)生過剩載流子的過程稱為載流子的注入（簡稱注入或激發(fā)）。反之，半導(dǎo)體中載流子濃度小于平衡載流子濃度的情況，稱為載流子的抽?。ê喎Q抽?。?。太陽能電池一般只研究注入。3.過剩載流子116三、電子和空穴的輸運(yùn)2-2太陽能電池的基本原理由光照而產(chǎn)生光注入或光激發(fā)；由熱運(yùn)動引起熱注入或熱激發(fā)；由電場則引起電注入或電激發(fā)。當(dāng)載流子濃度偏離其平衡值時，它們有恢復(fù)平衡的傾向。在注入情況

40、，恢復(fù)平衡是靠復(fù)合來實現(xiàn)；在抽取情況，則靠載流子的產(chǎn)生實現(xiàn)。3.過剩載流子117三、電子和空穴的輸運(yùn)2-2太陽能電池的基本原理產(chǎn)生和復(fù)合互為逆過程。產(chǎn)生時價帶中的電子躍遷至導(dǎo)帶要吸收能量，導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴復(fù)合時也要以各種方式釋放能量。4.產(chǎn)生與復(fù)合118四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理常溫下，N型半導(dǎo)體的施主雜質(zhì)將電離成帶負(fù)電的電子和帶正電的施主雜質(zhì)離子；P型半導(dǎo)體的受主雜質(zhì)也將電離成帶正電的空穴和帶負(fù)電的受主雜質(zhì)離子。1.P-N結(jié)的形成119四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理當(dāng)兩塊不同導(dǎo)電類型的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體緊密接觸時，其交界面稱為形成P-N結(jié)

41、。交界面上存在電子和空穴的濃度差，N區(qū)的電子濃度比較高，P區(qū)的空穴濃度比較高，電子和空穴都要從濃度高的 地方向濃度低的地 方擴(kuò)散。1.P-N結(jié)的形成120四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理由于擴(kuò)散作用，必然有一部分電子從N區(qū)進(jìn)入P區(qū)，也有一部分空穴從P區(qū)進(jìn)入N區(qū)。擴(kuò)散的結(jié)果在交界面附近P區(qū)一邊失去了帶正電的空穴和接受了帶負(fù)電的電子，因而呈現(xiàn)負(fù)電；N區(qū)一邊失去帶負(fù)電的 電子，并接受了帶正電 的空穴因而呈現(xiàn)正電。1.P-N結(jié)的形成121四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理正負(fù)電荷集中在P區(qū)和N區(qū)的交界面附近，形成空間電荷區(qū)，并產(chǎn)生一個從帶正電荷的N區(qū)指向帶負(fù)電荷的P區(qū)的內(nèi)

42、建電場，稱為勢壘電場。1.P-N結(jié)的形成122四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理1.P-N結(jié)的形成在內(nèi)建電場的作用下，空間電荷區(qū)內(nèi)的電子從P區(qū)向南N區(qū)漂移，空穴從N區(qū)向P區(qū)漂移。隨著載流子擴(kuò)散運(yùn)動的不斷進(jìn)行，空間電荷區(qū)不斷擴(kuò)大，內(nèi)建電場 也不斷增強(qiáng)，載流 子的漂移運(yùn)動也不 斷增大。123四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理在無外電場的情況下，最終載流子的擴(kuò)散運(yùn)動與漂移運(yùn)動達(dá)到平銜，電子和空穴的擴(kuò)散電流和漂移電流大小相等方向相反，所以無凈電流流過P-N結(jié)，這種狀態(tài)稱為平衡態(tài)P-N結(jié)。1.P-N結(jié)的形成124四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理空間電荷區(qū)的勢壘

43、電場對電子和空穴的擴(kuò)散運(yùn)動起阻礙作用。必須指出，內(nèi)建電場一旦建立，它一方而阻礙擴(kuò)散的運(yùn)動，另一方面又起漂移作用。P-N結(jié)的擴(kuò)散作用和阻礙作用使其具有單向?qū)щ娦浴?.P-N結(jié)的形成125四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理當(dāng)太陽光照射到半導(dǎo)體上時，一部分光將深入到半導(dǎo)體及P-N結(jié)內(nèi)部。半導(dǎo)體中的電子吸收了能量大于禁帶寬度的光子后，發(fā)生帶間躍遷，在勢壘區(qū)附近產(chǎn)生光生電子-空穴對。2.P-N結(jié)的光伏效應(yīng)126四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理在內(nèi)建電場的作用下，勢壘區(qū)內(nèi)及其附近擴(kuò)散到勢壘區(qū)的光生空穴被掃向P區(qū)，光生電子被掃向N區(qū)；從而在P區(qū)內(nèi)儲存大量過剩的空穴，形成空穴積累

44、，在N區(qū)內(nèi)儲存大量過剩的電子，形成電子積累。2.P-N結(jié)的光伏效應(yīng)127四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理這種積累使P區(qū)端電勢升高，N區(qū)端電勢降低，其效果是中和了部分空間電荷，使P-N結(jié)內(nèi)建電場的作用減弱勢壘高度降低，從而在P-N結(jié)附近形成與勢壘電場方向相反的光生電場，產(chǎn)生光生電壓，這就是P-N結(jié)的光生伏特效應(yīng)，簡稱光伏效應(yīng)。2.P-N結(jié)的光伏效應(yīng)128四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理光生伏特效應(yīng)最重要的應(yīng)用之一是將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?.P-N結(jié)的光伏效應(yīng)129四、P-N結(jié)的光伏效應(yīng)2-2太陽能電池的基本原理半導(dǎo)體中受光照電離產(chǎn)生的電子-空穴對，必須及時將

45、電子和空穴分離開來，否則它們又將復(fù)合而還原，對外便不起導(dǎo)電作用，因此一般不能用純凈的半導(dǎo)體制成太陽能電池。2.P-N結(jié)的光伏效應(yīng)130五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理照射到太陽能電池表面的太陽光不可能全部轉(zhuǎn)變成電能，這是因為不同波長的光線，具有不同的能量。只有能量大于禁帶寬度的光才能激發(fā)電子-空穴對。1.太陽能電池的效率分析131五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理已產(chǎn)生的電子-空穴對，有一部分將復(fù)合還原，對光生電流沒有什么作用，這也是光能的一部分損失。太陽能電池在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的過程中，主要的損失包括：反射損失、長波損失、短波損失、復(fù)合損失、結(jié)區(qū)損失、電阻損失等

46、。1.太陽能電池的效率分析132五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理以硅太陽能電池為例，硅對光能的吸收，隨不同的光波波長而不同，它對短波的吸收系數(shù)較大，對長波的吸收系數(shù)則較小。不同波長的光線在硅中的穿透深度也不同，短波在硅的表面被吸收，而長波則可以穿透到硅的深處，甚至可以穿透硅片的厚度。1.太陽能電池的效率分析133五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理圖中光線表示有一 部分光線在表面被反 射回去。光線表示在接近電 池表面被吸收的光線， 它們可以產(chǎn)生電子-空穴對，但是這些少數(shù)載流子在達(dá)到P-N結(jié)之前又復(fù)合還原，對外不產(chǎn)生光生電壓，它們大部分是吸收系數(shù)較大的短波光線。1

47、.太陽能電池的效率分析太陽能電池受光照的情況134五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理光線表示在P-N結(jié)附近被吸收生成電子-空穴對的光線，這些電子-空穴對被P-N結(jié)的漂移作用分離而產(chǎn)生光生電壓，這是使太陽能電池能夠發(fā)電的有用光線。1.太陽能電池的效率分析太陽能電池受光照的情況135五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理光線表示在電池片深處、離P-N結(jié)較遠(yuǎn)的地方被吸收的光線，也產(chǎn)生電子-空穴對，僅在到達(dá)P-N結(jié)之前又被復(fù)合，不產(chǎn)生光生電壓。1.太陽能電池的效率分析太陽能電池受光照的情況136五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理表示被電池吸收，但是出于能量較

48、小，不能產(chǎn)生電子-空穴對的光線，這部分能量加熱太陽能電池，使太陽能電池溫度上升。光線表示未被電池吸收而透射過去的光線。1.太陽能電池的效率分析太陽能電池受光照的情況137五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理可以看出，能夠產(chǎn)少光生電壓的是光線，必須盡可能增加它的數(shù)量，才能提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。1.太陽能電池的效率分析太陽能電池受光照的情況138五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理所謂光電轉(zhuǎn)換效率是指受光照的單體太陽能電池所產(chǎn)生的最大輸出電功率與入射到該電池受光幾何平面面積上的全部光的輻射功率的百分比。1.太陽能電池的效率分析太陽能電池受光照的情況139五、太陽

49、能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理對于單晶硅太陽能電池，理論上限是27%，目前研究得到的最大值為24%左右。如何進(jìn)一步提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率是當(dāng)前重要的研究課題，也就是所謂的高效率化技術(shù)的開發(fā)。1.太陽能電池的效率分析140五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理2.硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)硅太陽能電池主要包括單體太陽能電池、太陽能電池組合板和太陽能電池方陣。單體太陽能電池是指具有正、負(fù)電極并能把光能轉(zhuǎn)換成電能的最小太陽能電池單元。141五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理2.硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)單體太陽能電池片142五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的

50、基本原理2.硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)太陽能竹帽143五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理2.硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)為了保證單體太陽能電池有盡可能長的使用壽命，并能提供足夠的電壓和電流，將若干單體太陽能電池或電池組件組合后密封封裝在某種透明的盒中，稱為太陽能電池組合板，亦稱為組合單元，它有正、負(fù)極引線，能獨(dú)立使用。144五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理2.硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)145五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理2.硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)太陽能電池組合板146五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理2.硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)無人駕駛太陽

51、能飛機(jī)147五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理2.硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)將若干電池組件或電池組合板組合在一起構(gòu)成的供電裝置，稱為太陽能電池方陣。太陽能電池方陣有不同的大小，沒有統(tǒng)一的規(guī)格，有安裝在或電桿頂上的，也有安裝在場院內(nèi)或屋頂平臺上的。其結(jié)構(gòu)大部考慮能調(diào)整垂直仰俯角和水平方向角。148五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理2.硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)國家體育館的太陽能電池方陣149五、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理可以根據(jù)工作方式、用途、結(jié)構(gòu)及基體材料對太陽能電池進(jìn)行分類。3.太陽能電池的分類1502-2太陽能電池的基本原理按基體材料分151五、

52、太陽能電池的工作原理2-2太陽能電池的基本原理4.太陽能電池的制造過程152太陽能概述太陽能電池的基本原理太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)本章提要1532-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽能電池太陽的光能 電能 輸出太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)1542-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)單個太陽能電池:輸出電壓低輸出電流不合適晶體硅電池本身較脆不能獨(dú)立抵御外界惡劣條件單個太陽能電池串、并聯(lián)封裝接出外連電線太陽能電池組件Solar Module或PV Module，也稱光伏組件1552-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列輸出功率從數(shù)瓦到數(shù)十千瓦不等。作為一個完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)，還需有控制器、逆變器、支架、輸配電纜、開關(guān)、熔斷器等一整套“平衡系統(tǒng)”

53、（BOS系統(tǒng)，Balance of System，有時也稱“配套系統(tǒng)”）與太陽能電池組件或陣列相配才能正常工作。2-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)156太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類太陽能電池組件和方陣貯能蓄電池直流交流逆變器控制器獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏系統(tǒng)應(yīng)用介紹2-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)1572-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類是否聚光聚光發(fā)電系統(tǒng)非聚光發(fā)電系統(tǒng)供能方式獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)（離網(wǎng)系統(tǒng)）并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)混合光伏發(fā)電系統(tǒng)158應(yīng)用形式應(yīng)用規(guī)模負(fù)荷的類型2-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類小型太陽能供電系統(tǒng)簡單直流系統(tǒng)大型太陽能供電系統(tǒng)交流、直流供電系統(tǒng)并

54、網(wǎng)系統(tǒng)混合供電系統(tǒng)并網(wǎng)混合系統(tǒng)1592-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)上海地區(qū)的并網(wǎng)電站1602-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)德國火車站電站1612-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)深圳世博圓電站1622-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)1632-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)1642-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)1652-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類小型太陽能供電系統(tǒng)（SmallDC）該系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)中只有直流負(fù)荷，而且負(fù)荷功率比較小，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便。其主要用途是一般的家庭戶用系統(tǒng)，各種民用的直流產(chǎn)品以及相關(guān)的娛樂設(shè)備。我國西部地區(qū)大面積推廣使用了這種類型的光伏系統(tǒng)，負(fù)荷為直流燈，用來解決無電地區(qū)的家庭照明問題。16

55、62-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類簡單直流系統(tǒng)（SimpleDC）該系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)中的負(fù)荷為直流負(fù)荷而且對負(fù)荷的使用時間沒有特別的要求，負(fù)荷主要是在白天使用，所以系統(tǒng)中沒有使用蓄電池，也不需要使用控制器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，直接使用光伏組件給負(fù)荷供電，省去了能量在蓄電池中的儲存和釋放過程，以及控制器中的能量損失，提高了能量利用效率。1672-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類簡單直流系統(tǒng)（SimpleDC）其常用于PV水泵系統(tǒng)、一些白天臨時設(shè)備用電和一些旅游設(shè)施中。這種系統(tǒng)在發(fā)展中國家的無純凈自來水供飲的地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用，產(chǎn)生了良好的社會效益。1682-3太陽

56、能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類大型太陽能供電系統(tǒng)（LargeDC）這種光伏系統(tǒng)仍然是適用于直流電源系統(tǒng)，但是這種太陽能光伏系統(tǒng)通常負(fù)荷功率較大，為了保證可以可靠地給負(fù)荷提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)，其相應(yīng)的系統(tǒng)規(guī)模也較大，需要配備較大的光伏組件陣列以及較大的蓄電池組.其常見的應(yīng)用形式有通信、遙測、監(jiān)測設(shè)備電源，農(nóng)村的集中供電，航標(biāo)燈塔、路燈等。1692-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類大型太陽能供電系統(tǒng)（LargeDC）我國在西部一些無電地區(qū)建設(shè)的部分鄉(xiāng)村光伏電站就是采用的這種形式，中國移動公司和中國聯(lián)通公司在偏僻無電網(wǎng)地區(qū)建設(shè)的通訊基站也有采用這種光伏系統(tǒng)供電的。如山西萬家

57、寨的通訊基站工程。1702-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類交流、直流供電系統(tǒng)（AC/DC）這種光伏系統(tǒng)能夠同時為直流和交流負(fù)荷提供電力，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上多了逆變器，用于將直流電轉(zhuǎn)換為交流電以滿足交流負(fù)荷的需求。通常這種系統(tǒng)的負(fù)荷耗電量比較大，從而系統(tǒng)的規(guī)模也較大。在一些同時具有交流和直流負(fù)荷的通訊基站和其它一些含有交、直流負(fù)荷的光伏電站中得到應(yīng)用。1712-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類并網(wǎng)系統(tǒng)（UtilityGridConnect）該系統(tǒng)的特點(diǎn)就是光伏陣列產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入市電網(wǎng)絡(luò)，并網(wǎng)系統(tǒng)中PV方陣所產(chǎn)生電力

58、除供給交流負(fù)荷外，多余的電力反饋給電網(wǎng)。在陰雨天或夜晚，光伏陣列沒有產(chǎn)生電能或者產(chǎn)生的電能不能滿足負(fù)荷需求時就由電網(wǎng)供電。1722-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類并網(wǎng)系統(tǒng)（UtilityGridConnect）這種系統(tǒng)通常能夠并行使用市電和太陽能光伏組件陣列作為本地交流負(fù)荷的電源。降低了整個系統(tǒng)的負(fù)荷缺電率。而且并網(wǎng)系統(tǒng)可以對公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。但是，并網(wǎng)光伏供電系統(tǒng)作為一種分散式發(fā)電系統(tǒng)，對傳統(tǒng)的集中供電系統(tǒng)的電網(wǎng)會產(chǎn)生一些不良的影響。1732-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類混合供電系統(tǒng)（Hybrid）該系統(tǒng)除了使用太陽能光伏組件陣列之外，還使用了柴油機(jī)

59、作為備用電源。使用混合供電系統(tǒng)的目的就是為了綜合利用各種發(fā)電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的缺點(diǎn)。綜合使用柴油發(fā)電機(jī)和光伏陣列的混合供電系統(tǒng)和單一能源的獨(dú)立系統(tǒng)相比可以提供不依賴于天氣的能源。1742-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類混合供電系統(tǒng)（Hybrid）優(yōu)點(diǎn)：1.使用混合供電系統(tǒng)可以使太陽能得到更好利用。太陽能是變化的，不穩(wěn)定的，所以獨(dú)立系統(tǒng)必須按照能量產(chǎn)生最少的時期進(jìn)行設(shè)計。在其他的時間，系統(tǒng)的容量是過大的。在太陽輻照最高峰時期產(chǎn)生的多余的能量沒法使用而浪費(fèi)了。如果最差月份情況和其他月份差別很大，有可能浪費(fèi)的能量等于甚至超過設(shè)計負(fù)荷的需求。1752-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽

60、能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類混合供電系統(tǒng)（Hybrid）優(yōu)點(diǎn)：2. 具有較高的系統(tǒng)實用性。在獨(dú)立系統(tǒng)中，太陽能 的變化和不穩(wěn)定會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)供電不能滿足負(fù)荷需求的情況，即存在負(fù)荷缺電情況，使用混合系統(tǒng)則會大大的降低負(fù)荷缺電率。3. 和單用柴油發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)相比，具有較少的維護(hù)和使用較少的燃料。1762-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類混合供電系統(tǒng)（Hybrid）優(yōu)點(diǎn)：4.較高的燃油效率。在低負(fù)荷的情況下，柴油機(jī)的燃油利用率很低，會造成燃油的浪費(fèi)。在混合系統(tǒng)中可以進(jìn)行綜合控制使得柴油機(jī)在額定功率附近工作，從而提高燃油效率。1772-3太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類混合供電系