太陽能光電轉(zhuǎn)換課件

可再生能源轉(zhuǎn)化與利用倮教師:李明濤,趙亮2019.11.20可再生能源轉(zhuǎn)化與利用1第四章太陽能光電轉(zhuǎn)換△=第1節(jié)概論第2節(jié)光電轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)第3節(jié)太陽能電池的基本特性第4節(jié)幾種典型的太陽能電池第5節(jié)太陽能光伏系統(tǒng)第四章太陽能光電轉(zhuǎn)換2什么是太陽能光電轉(zhuǎn)換?太陽能光電轉(zhuǎn)換是直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的主要部件是太陽能電池?；靥柲茈姵匾卜Q光伏電池,它沒有任何運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件,在能量轉(zhuǎn)換中具有重要的地位,被認(rèn)為是“最優(yōu)雅的能量轉(zhuǎn)換器”什么是太陽能光電轉(zhuǎn)換?3太陽能電池的發(fā)展歷程1839年法國科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“光生伏打效應(yīng)”1883年CharlesFritts在鍺半導(dǎo)體上覆上金層形成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié),成功制備第一塊太陽能電池,效率只有1%1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成實(shí)用型硅太陽能電池,效率6%,為光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ);同年,首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵有光伏效應(yīng),制成了第一塊薄膜太陽電池。1958年太陽電池首次在空間應(yīng)用,裝備美國先鋒1號(hào)衛(wèi)星電源。1958年我國開始了太陽能電池的研制工作,1971年首次發(fā)射了用太陽能電池作為電池的人造衛(wèi)星1959年第一個(gè)多晶硅太陽電池問世,效率達(dá)51978年美國建成100kWp太陽地面光伏電站太陽能電池的發(fā)展歷程4太陽能電池的發(fā)展歷程1980年單晶硅太陽電池效率達(dá)20%,砷化鎵電池達(dá)22.5%,多晶硅電池達(dá)145%,硫化鎘電池達(dá)9.15%。1990年德國提出“2000個(gè)光伏屋頂計(jì)劃”,每個(gè)家庭的屋頂裝3~5kW光伏電池。2019年日本“新陽光計(jì)劃”提出到2019年生產(chǎn)43億Wp光伏電池。100萬戶,每戶安裝3~5kWp。2019年單晶硅光伏電池效率達(dá)25%。荷蘭政府提出“荷蘭百萬個(gè)太陽光伏屋頂計(jì)劃”,到2020年完成。2019年,商業(yè)化單晶硅太陽能電池效率為183%,多晶硅158%2019年,晶體硅電池的價(jià)格下降到2$Wp,電價(jià)達(dá)到11ckWh;預(yù)計(jì)2020年晶體硅電池價(jià)格下降到1$Wp,電價(jià)達(dá)到53ckWh,達(dá)到與其他發(fā)電方式相當(dāng)?shù)乃?。太陽能電池的發(fā)展歷程5太陽能電池的利用情況日本、歐洲、世界P組件生產(chǎn)量美國一直是發(fā)展和利用00太陽能電池的主要國家40和地區(qū)。200口其376566359759418.7B05B3B653,N1351口歐洲6了41201s830.31,圖B40.413519330□日本1285L6.,421.28519802518646d25634.s3.95153.6087510120193135■總計(jì)346.567969.477.688.61265s|288F4s1zo0世界太陽能電池歷年產(chǎn)量峰值(單位:MW)太陽能電池的利用情況6太陽能電池的利用情況新千年開始,世界其他國家和地區(qū)的太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度明顯加快了。2019-2019年世界太陽能電池產(chǎn)量峰值(單位:MW)年份區(qū)域201920192019201920192019中國1010502004001088歐洲13519343144706571062日本251363960283928920美國12019321401542022661其他5583.81393387131751.9總計(jì)56174431195179525004000太陽能電池的利用情況7第四章太陽能光電轉(zhuǎn)換第1節(jié)概論第2節(jié)光電轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)第3節(jié)太陽能電池的基本特性第4節(jié)幾種典型的太陽能電池第5節(jié)太陽能光伏系統(tǒng)第四章太陽能光電轉(zhuǎn)換8光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)是太陽能光電轉(zhuǎn)換的基本過程。太陽光是由光子組成的,光子的能量和太陽光譜的波長相對(duì)應(yīng)。光照射到太陽能電池板上,可以被反射、吸收或者透射,其中被吸收的光子就可以產(chǎn)生電能。本節(jié)內(nèi)容:◆半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性◆半導(dǎo)體禁帶寬度和光學(xué)特性◆半導(dǎo)體的摻雜特性◆p-n結(jié)a·◆太陽能電池的工作原理光生伏特效應(yīng)9半導(dǎo)體室溫下電阻率處于103~109Qcm范圍內(nèi)的材料,其電子激發(fā)能隙處在0到大約3ev之間?；蛘哒f導(dǎo)電性介于金屬和絕緣體之間的一種材料。金屬電阻率:10-892m絕緣體電阻率:1014~1022m半導(dǎo)體電阻率:104-1079m元素半導(dǎo)體—Si、Ge、Te等化合物半導(dǎo)體一GaN、GaAs、InP、cdS、cdTe、PbS等>合金半導(dǎo)體—Si-Ge、A,Ga1xAs等有機(jī)半導(dǎo)體一分子晶體、有機(jī)絡(luò)合物、高分子材料半導(dǎo)體10太陽能光電轉(zhuǎn)換課件11太陽能光電轉(zhuǎn)換課件12太陽能光電轉(zhuǎn)換課件13太陽能光電轉(zhuǎn)換課件14太陽能光電轉(zhuǎn)換課件15太陽能光電轉(zhuǎn)換課件16太陽能光電轉(zhuǎn)換課件17太陽能光電轉(zhuǎn)換課件18太陽能光電轉(zhuǎn)換課件19太陽能光電轉(zhuǎn)換課件20太陽能光電轉(zhuǎn)換課件21太陽能光電轉(zhuǎn)換課件22太陽能光電轉(zhuǎn)換課件23太陽能光電轉(zhuǎn)換課件24太陽能光電轉(zhuǎn)換課件25太陽能光電轉(zhuǎn)換課件26太陽能光電轉(zhuǎn)換課件27太陽能光電轉(zhuǎn)換課件28太陽能光電轉(zhuǎn)換課件29太陽能光電轉(zhuǎn)換課件30太陽能光電轉(zhuǎn)換課件31太陽能光電轉(zhuǎn)換課件32太陽能光電轉(zhuǎn)換課件33太陽能光電轉(zhuǎn)換課件34太陽能光電轉(zhuǎn)換課件35太陽能光電轉(zhuǎn)換課件36太陽能光電轉(zhuǎn)換課件37太陽能光電轉(zhuǎn)換課件38太陽能光電轉(zhuǎn)換課件39太陽能光電轉(zhuǎn)換課件40太陽能光電轉(zhuǎn)換課件41太陽能光電轉(zhuǎn)換課件42太陽能光電轉(zhuǎn)換課件43太陽能光電轉(zhuǎn)換課件44太陽能光電轉(zhuǎn)換課件45太陽能光電轉(zhuǎn)換課件46太陽能光電轉(zhuǎn)換課件47太陽能光電轉(zhuǎn)換課件48太陽能光電轉(zhuǎn)換課件49太陽能光電轉(zhuǎn)換課件50太陽能光電轉(zhuǎn)換課件51太陽能光電轉(zhuǎn)換課件52太陽能光電轉(zhuǎn)換課件53太陽能光電轉(zhuǎn)換課件54太陽能光電轉(zhuǎn)換課件55太陽能光電轉(zhuǎn)換課件56太陽能光電轉(zhuǎn)換課件57太陽能光電轉(zhuǎn)換課件58太陽能光電轉(zhuǎn)換課件59太陽能光電轉(zhuǎn)換課件60太陽能光電轉(zhuǎn)換課件61太陽能光電轉(zhuǎn)換課件62太陽能光電轉(zhuǎn)換課件63太陽能光電轉(zhuǎn)換課件64太陽能光電轉(zhuǎn)換課件65太陽能光電轉(zhuǎn)換課件66太陽能光電轉(zhuǎn)換課件67太陽能光電轉(zhuǎn)換課件68太陽能光電轉(zhuǎn)換課件69太陽能光電轉(zhuǎn)換課件70太陽能光電轉(zhuǎn)換課件71太陽能光電轉(zhuǎn)換課件72太陽能光電轉(zhuǎn)換課件73太陽能光電轉(zhuǎn)換課件74太陽能光電轉(zhuǎn)換課件75太陽能光電轉(zhuǎn)換課件76太陽能光電轉(zhuǎn)換課件77太陽能光電轉(zhuǎn)換課件78太陽能光電轉(zhuǎn)換課件79太陽能光電轉(zhuǎn)換課件80太陽能光電轉(zhuǎn)換課件81太陽能光電轉(zhuǎn)換課件82太陽能光電轉(zhuǎn)換課件83太陽能光電轉(zhuǎn)換課件84太陽能光電轉(zhuǎn)換課件85太陽能光電轉(zhuǎn)換課件86太陽能光電轉(zhuǎn)換課件87太陽能光電轉(zhuǎn)換課件88太陽能光電轉(zhuǎn)換課件89太陽能光電轉(zhuǎn)換課件90太陽能光電轉(zhuǎn)換課件91太陽能光電轉(zhuǎn)換課件92太陽能光電轉(zhuǎn)換課件93太陽能光電轉(zhuǎn)換課件94太陽能光電轉(zhuǎn)換課件95太陽能光電轉(zhuǎn)換課件96太陽能光電轉(zhuǎn)換課件97太陽能光電轉(zhuǎn)換課件98太陽能光電轉(zhuǎn)換課件99太陽能光電轉(zhuǎn)換課件100太陽能光電轉(zhuǎn)換課件101太陽能光電轉(zhuǎn)換課件102太陽能光電轉(zhuǎn)換課件103太陽能光電轉(zhuǎn)換課件104太陽能光電轉(zhuǎn)換課件105太陽能光電轉(zhuǎn)換課件106太陽能光電轉(zhuǎn)換課件107太陽能光電轉(zhuǎn)換課件108太陽能光電轉(zhuǎn)換課件109太陽能光電轉(zhuǎn)換課件110太陽能光電轉(zhuǎn)換課件111太陽能光電轉(zhuǎn)換課件112太陽能光電轉(zhuǎn)換課件113太陽能光電轉(zhuǎn)換課件114太陽能光電轉(zhuǎn)換課件115太陽能光電轉(zhuǎn)換課件116太陽能光電轉(zhuǎn)換課件117太陽能光電轉(zhuǎn)換課件118太陽能光電轉(zhuǎn)換課件119太陽能光電轉(zhuǎn)換課件120太陽能光電轉(zhuǎn)換課件121太陽能光電轉(zhuǎn)換課件122太陽能光電轉(zhuǎn)換課件123太陽能光電轉(zhuǎn)換課件124太陽能光電轉(zhuǎn)換課件125太陽能光電轉(zhuǎn)換課件126太陽能光電轉(zhuǎn)換課件127太陽能光電轉(zhuǎn)換課件128太陽能光電轉(zhuǎn)換課件129太陽能光電轉(zhuǎn)換課件130太陽能光電轉(zhuǎn)換課件131太陽能光電轉(zhuǎn)換課件132太陽能光電轉(zhuǎn)換課件133太陽能光電轉(zhuǎn)換課件134太陽能光電轉(zhuǎn)換課件135太陽能光電轉(zhuǎn)換課件136太陽能光電轉(zhuǎn)換課件137太陽能光電轉(zhuǎn)換課件138太陽能光電轉(zhuǎn)換課件139太陽能光電轉(zhuǎn)換課件140太陽能光電轉(zhuǎn)換課件141太陽能光電轉(zhuǎn)換課件142太陽能光電轉(zhuǎn)換課件143太陽能光電轉(zhuǎn)換課件144可再生能源轉(zhuǎn)化與利用倮教師:李明濤,趙亮2019.11.20可再生能源轉(zhuǎn)化與利用145第四章太陽能光電轉(zhuǎn)換△=第1節(jié)概論第2節(jié)光電轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)第3節(jié)太陽能電池的基本特性第4節(jié)幾種典型的太陽能電池第5節(jié)太陽能光伏系統(tǒng)第四章太陽能光電轉(zhuǎn)換146什么是太陽能光電轉(zhuǎn)換?太陽能光電轉(zhuǎn)換是直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換的主要部件是太陽能電池?；靥柲茈姵匾卜Q光伏電池,它沒有任何運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件,在能量轉(zhuǎn)換中具有重要的地位,被認(rèn)為是“最優(yōu)雅的能量轉(zhuǎn)換器”什么是太陽能光電轉(zhuǎn)換?147太陽能電池的發(fā)展歷程1839年法國科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“光生伏打效應(yīng)”1883年CharlesFritts在鍺半導(dǎo)體上覆上金層形成半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié),成功制備第一塊太陽能電池,效率只有1%1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成實(shí)用型硅太陽能電池,效率6%,為光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ);同年,首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵有光伏效應(yīng),制成了第一塊薄膜太陽電池。1958年太陽電池首次在空間應(yīng)用,裝備美國先鋒1號(hào)衛(wèi)星電源。1958年我國開始了太陽能電池的研制工作,1971年首次發(fā)射了用太陽能電池作為電池的人造衛(wèi)星1959年第一個(gè)多晶硅太陽電池問世,效率達(dá)51978年美國建成100kWp太陽地面光伏電站太陽能電池的發(fā)展歷程148太陽能電池的發(fā)展歷程1980年單晶硅太陽電池效率達(dá)20%,砷化鎵電池達(dá)22.5%,多晶硅電池達(dá)145%,硫化鎘電池達(dá)9.15%。1990年德國提出“2000個(gè)光伏屋頂計(jì)劃”,每個(gè)家庭的屋頂裝3~5kW光伏電池。2019年日本“新陽光計(jì)劃”提出到2019年生產(chǎn)43億Wp光伏電池。100萬戶,每戶安裝3~5kWp。2019年單晶硅光伏電池效率達(dá)25%。荷蘭政府提出“荷蘭百萬個(gè)太陽光伏屋頂計(jì)劃”,到2020年完成。2019年,商業(yè)化單晶硅太陽能電池效率為183%,多晶硅158%2019年,晶體硅電池的價(jià)格下降到2$Wp,電價(jià)達(dá)到11ckWh;預(yù)計(jì)2020年晶體硅電池價(jià)格下降到1$Wp,電價(jià)達(dá)到53ckWh,達(dá)到與其他發(fā)電方式相當(dāng)?shù)乃?。太陽能電池的發(fā)展歷程149太陽能電池的利用情況日本、歐洲、世界P組件生產(chǎn)量美國一直是發(fā)展和利用00太陽能電池的主要國家40和地區(qū)。200口其376566359759418.7B05B3B653,N1351口歐洲6了41201s830.31,圖B40.413519330□日本1285L6.,421.28519802518646d25634.s3.95153.6087510120193135■總計(jì)346.567969.477.688.61265s|288F4s1zo0世界太陽能電池歷年產(chǎn)量峰值(單位:MW)太陽能電池的利用情況150太陽能電池的利用情況新千年開始,世界其他國家和地區(qū)的太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度明顯加快了。2019-2019年世界太陽能電池產(chǎn)量峰值(單位:MW)年份區(qū)域201920192019201920192019中國1010502004001088歐洲13519343144706571062日本251363960283928920美國12019321401542022661其他5583.81393387131751.9總計(jì)56174431195179525004000太陽能電池的利用情況151第四章太陽能光電轉(zhuǎn)換第1節(jié)概論第2節(jié)光電轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ)第3節(jié)太陽能電池的基本特性第4節(jié)幾種典型的太陽能電池第5節(jié)太陽能光伏系統(tǒng)第四章太陽能光電轉(zhuǎn)換152光生伏特效應(yīng)光生伏特效應(yīng)是太陽能光電轉(zhuǎn)換的基本過程。太陽光是由光子組成的,光子的能量和太陽光譜的波長相對(duì)應(yīng)。光照射到太陽能電池板上,可以被反射、吸收或者透射,其中被吸收的光子就可以產(chǎn)生電能。本節(jié)內(nèi)容:◆半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性◆半導(dǎo)體禁帶寬度和光學(xué)特性◆半導(dǎo)體的摻雜特性◆p-n結(jié)a·◆太陽能電池的工作原理光生伏特效應(yīng)153半導(dǎo)體室溫下電阻率處于103~109Qcm范圍內(nèi)的材料,其電子激發(fā)能隙處在0到大約3ev之間?；蛘哒f導(dǎo)電性介于金屬和絕緣體之間的一種材料。金屬電阻率:10-892m絕緣體電阻率:1014~1022m半導(dǎo)體電阻率:104-1079m元素半導(dǎo)體—Si、Ge、Te等化合物半導(dǎo)體一GaN、GaAs、InP、cdS、cdTe、PbS等>合金半導(dǎo)體—Si-Ge、A,Ga1xAs等有機(jī)半導(dǎo)體一分子晶體、有機(jī)絡(luò)合物、高分子材料半導(dǎo)體154太陽能光電轉(zhuǎn)換課件155太陽能光電轉(zhuǎn)換課件156太陽能光電轉(zhuǎn)換課件157太陽能光電轉(zhuǎn)換課件158太陽能光電轉(zhuǎn)換課件159太陽能光電轉(zhuǎn)換課件160太陽能光電轉(zhuǎn)換課件161太陽能光電轉(zhuǎn)換課件162太陽能光電轉(zhuǎn)換課件163太陽能光電轉(zhuǎn)換課件164太陽能光電轉(zhuǎn)換課件165太陽能光電轉(zhuǎn)換課件166太陽能光電轉(zhuǎn)換課件167太陽能光電轉(zhuǎn)換課件168太陽能光電轉(zhuǎn)換課件169太陽能光電轉(zhuǎn)換課件170太陽能光電轉(zhuǎn)換課件171太陽能光電轉(zhuǎn)換課件172太陽能光電轉(zhuǎn)換課件173太陽能光電轉(zhuǎn)換課件174太陽能光電轉(zhuǎn)換課件175太陽能光電轉(zhuǎn)換課件176太陽能光電轉(zhuǎn)換課件177太陽能光電轉(zhuǎn)換課件178太陽能光電轉(zhuǎn)換課件179太陽能光電轉(zhuǎn)換課件180太陽能光電轉(zhuǎn)換課件181太陽能光電轉(zhuǎn)換課件182太陽能光電轉(zhuǎn)換課件183太陽能光電轉(zhuǎn)換課件184太陽能光電轉(zhuǎn)換課件185太陽能光電轉(zhuǎn)換課件186太陽能光電轉(zhuǎn)換課件187太陽能光電轉(zhuǎn)換課件188太陽能光電轉(zhuǎn)換課件189太陽能光電轉(zhuǎn)換課件190太陽能光電轉(zhuǎn)換課件191太陽能光電轉(zhuǎn)換課件192太陽能光電轉(zhuǎn)換課件193太陽能光電轉(zhuǎn)換課件194太陽能光電轉(zhuǎn)換課件195太陽能光電轉(zhuǎn)換課件196太陽能光電轉(zhuǎn)換課件197太陽能光電轉(zhuǎn)換課件198太陽能光電轉(zhuǎn)換課件199太陽能光電轉(zhuǎn)換課件200太陽能光電轉(zhuǎn)換課件201太陽能光電轉(zhuǎn)換課件202太陽能光電轉(zhuǎn)換課件203太陽能光電轉(zhuǎn)換課件204太陽能光電轉(zhuǎn)換課件205太陽能光電轉(zhuǎn)換課件206太陽能光電轉(zhuǎn)換課件207太陽能光電轉(zhuǎn)換課件208太陽能光電轉(zhuǎn)換課件209太陽能光電轉(zhuǎn)換課件210太陽能光電轉(zhuǎn)換課件211太陽能光電轉(zhuǎn)換課件212太陽能光電轉(zhuǎn)換課件213太陽能光電轉(zhuǎn)換課件214太陽能光電轉(zhuǎn)換課件215太陽能光電轉(zhuǎn)換課件216太陽能光電轉(zhuǎn)換課件217太陽能光電轉(zhuǎn)換課件218太陽能光電轉(zhuǎn)換課件219太陽能光電轉(zhuǎn)換課件220太陽能光電轉(zhuǎn)換課件221太陽能光電轉(zhuǎn)換課件222太陽能光電轉(zhuǎn)換課件223太陽能光電轉(zhuǎn)換課件224太陽能光電轉(zhuǎn)換課件225太陽能光電轉(zhuǎn)換課件226太陽能光電轉(zhuǎn)換課件227太陽能光電轉(zhuǎn)換課件228太陽能光電轉(zhuǎn)換課件229太陽能光電轉(zhuǎn)換課件230太陽能光電轉(zhuǎn)換課件231太陽能光電轉(zhuǎn)換課件232太陽能光電轉(zhuǎn)換課件233太陽能光電轉(zhuǎn)換課件234太