太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)

太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)太陽(yáng)電池的基本原理和發(fā)展概況化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院主要內(nèi)容太陽(yáng)輻射能目前太陽(yáng)能發(fā)電的形式光電效應(yīng)簡(jiǎn)介太陽(yáng)電池原理結(jié)構(gòu)光伏效應(yīng)的基本原理太陽(yáng)電池的發(fā)展歷程(類型)太陽(yáng)電池的應(yīng)用和未來展望并網(wǎng)光伏電站發(fā)電過程1、太陽(yáng)輻射（1）太陽(yáng)輻射概述太陽(yáng)輻射：是指太陽(yáng)向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。地球所接受到的太陽(yáng)輻射能量?jī)H為太陽(yáng)向宇宙空間放射的總輻射能量的二十億分之一，但卻是地球大氣運(yùn)動(dòng)的主要能量源泉。

致力于為全球提供先進(jìn)的新能源解決方案

到達(dá)地球大氣上界的太陽(yáng)輻射能量稱為天文太陽(yáng)輻射量。在地球位于日地平均距離處時(shí)，地球大氣上界垂直于太陽(yáng)光線的單位面積在單位時(shí)間內(nèi)所受到的太陽(yáng)輻射的全譜總能量，稱為太陽(yáng)常數(shù)。太陽(yáng)常數(shù)的常用單位為瓦/米2

。因觀測(cè)方法和技術(shù)不同，得到的太陽(yáng)常數(shù)值不同。1976年，美國(guó)宇航局根據(jù)高空平臺(tái)的觀測(cè)結(jié)果，發(fā)布的太陽(yáng)常數(shù)值為1353瓦/米2。世界氣象組織(WMO)1981年公布的太陽(yáng)常數(shù)值是1368瓦/米2

。還人類地球碧海藍(lán)天

地球大氣上界的太陽(yáng)輻射光譜的99％以上在波長(zhǎng)0.15～4.0微米之間。大約50％的太陽(yáng)輻射能量在可見光譜（波長(zhǎng)0.4～0.76微米），7％在紫外光譜區(qū)，43％在紅外光譜區(qū)，最大能量在波長(zhǎng)0.475微米處。太陽(yáng)輻射通過大氣后，其強(qiáng)度和光譜能量分布都發(fā)生變化。到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射能量比大氣上界小得多，在太陽(yáng)光譜上能量分布在紫外光譜區(qū)幾乎絕跡，在可見光譜區(qū)減至40%，而在紅外光譜區(qū)增至60%。

2.太陽(yáng)能發(fā)電的形式太陽(yáng)能的量子物量基礎(chǔ)

當(dāng)太陽(yáng)光線照射到某種物質(zhì)上時(shí)可能被反射、傳輸或吸收，其中吸收的含義是入射光中光子的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的能量。光子被吸收的結(jié)果之一是將其攜帶的能量轉(zhuǎn)移到吸收物質(zhì)中原子的電子上，這種轉(zhuǎn)換遵循動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律。2.太陽(yáng)能發(fā)電的形式聚光熱發(fā)電碟式聚光熱發(fā)電槽式聚光熱發(fā)電線性菲涅爾

聚光熱發(fā)電塔式聚光熱發(fā)電3.光電效應(yīng)簡(jiǎn)介光電效應(yīng)和外光電效應(yīng)光電效應(yīng)：物體吸收了光能后轉(zhuǎn)換為該物體中某些電子的能量而產(chǎn)生的電效應(yīng)。

§1887年愛因斯坦在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，愛因斯坦因采用光量子(photon)的概念成功的解釋了光電效應(yīng)而獲得了1921年諾貝爾物理獎(jiǎng)?！旄鶕?jù)電子吸收光子能量后的不同行為，光電效應(yīng)可分為外光電效應(yīng)和內(nèi)光電效應(yīng)。外光電效應(yīng)：在光線作用下，物體內(nèi)的電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象?！炱渲饕獞?yīng)用有光電管和光電倍增管。3.光電效應(yīng)簡(jiǎn)介內(nèi)光電效應(yīng)及其應(yīng)用內(nèi)光電效應(yīng)：光照射到半導(dǎo)體材料上激發(fā)出電子-空穴對(duì)而使半導(dǎo)體產(chǎn)了產(chǎn)生的電效應(yīng)。內(nèi)光電效應(yīng)可分為光電導(dǎo)效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)。

§光電導(dǎo)效應(yīng)是指光照射下半導(dǎo)體材料的電子吸收光子能量從鍵合狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，從而引起材料電阻率的變化。其應(yīng)用為光敏電阻。

§光生伏特效應(yīng)是指光照射下物體內(nèi)產(chǎn)生一定方向的電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。其應(yīng)用主要有光伏電池、光(電)敏二極管、光(電)敏三極管等。太陽(yáng)電池的開發(fā)背景2011-2020年我國(guó)能源科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告全人類共同的挑戰(zhàn)化石能源的大量使用導(dǎo)致了全球氣候變化。政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)的綜合評(píng)估結(jié)果表明：近50年全球大部分增暖，非?？赡?90%以上)是人類活動(dòng)的結(jié)果，特別是源于化石燃料使用導(dǎo)致的人為溫室氣體排放?；茉吹拈_發(fā)利用造成環(huán)境污染。我國(guó)每年排入大氣的污染物中，有約80%的煙塵、87%的SO2和67%的NOx來源于煤的燃燒。這些污染物會(huì)形成硫酸煙霧、酸雨以及其它光化學(xué)煙霧等?；茉葱袑⒖萁邘Ыo人類巨大的挑戰(zhàn)。按照2008年的開采速度計(jì)算，全球石油剩余探明儲(chǔ)量可供開采42年，天然氣和煤炭分別可供應(yīng)60年和122年。2008年我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)采比約為41年，天然氣和石油儲(chǔ)采比分別約為32年和11年。必須加強(qiáng)替代能源包括核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、地?zé)岷秃Ｑ竽艿鹊拈_發(fā)利用。太陽(yáng)電池的開發(fā)背景太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)：太陽(yáng)能是人類可利用的最直接的清潔能源，它分布廣闊，獲取方便；不會(huì)污染環(huán)境，沒有廢水、廢渣、廢氣的排放；可以就地開發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問題。太陽(yáng)表面釋放的能量換算成電能的功率約為3.8×1023KW左右，其中約22億分之一到達(dá)地球，約1.2×1014KW(1.35KW/m2,太陽(yáng)常數(shù))，這相當(dāng)于現(xiàn)在地球上消耗能量的約1萬(wàn)倍。根據(jù)目前太陽(yáng)產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個(gè)意義上講，可以說太陽(yáng)的能量是取自不盡，用之不竭的。

太陽(yáng)能的缺點(diǎn)：能源密度較低，并且具有間歇性，使其大規(guī)模使用的成本和技術(shù)難度均很高，目前太陽(yáng)能所提供的能源占世界商業(yè)能源總量不足1%。4.光伏效應(yīng)的基本原理金屬、導(dǎo)體和絕緣體金屬半導(dǎo)體絕緣體金屬的價(jià)帶是半滿的，所以金屬能夠?qū)щ?；絕緣體的價(jià)帶是全滿的，并且具有較大的禁帶寬度，所以不能導(dǎo)電；半導(dǎo)體的價(jià)帶也是全滿的，但由于其具有較窄的禁帶寬度，所以在一定的條件下能夠?qū)щ姟Ｆ潆妼?dǎo)率在10-4到1010歐姆厘米之間。電子能帶結(jié)構(gòu)圖絕對(duì)零度。。。。。。溫度升高滿帶價(jià)帶禁帶導(dǎo)帶能級(jí)E半導(dǎo)體P—N結(jié)的形成光伏效應(yīng)的基本原理本征半導(dǎo)體和摻雜半導(dǎo)體化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院本征半導(dǎo)體：沒有雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體。其原子的排列處于非常整齊的狀態(tài)，在一定條件下少數(shù)電子可能掙脫束縛而形成電子載流子n0，同時(shí)留下帶正電的空位(空穴hole)p0，且濃度n0=p0。在本征半導(dǎo)體中載流子的總數(shù)仍然不能滿足導(dǎo)電性的需要，所以本征半導(dǎo)體實(shí)際用處不大。常見的本征半導(dǎo)體有硅(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)等。摻雜半導(dǎo)體：為了提高半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，可以通過添加雜質(zhì)的辦法降低其電阻率，提高其導(dǎo)電性。例如對(duì)本征半導(dǎo)體硅摻入百萬(wàn)分之一的雜質(zhì)，其電阻率就會(huì)從105下降到只有幾個(gè)歐姆厘米。

§p-型半導(dǎo)體：positive,通過摻雜增加半導(dǎo)體內(nèi)的空穴載流子的濃度，使空穴(正電子)成為多數(shù)載流子(多子)；

§n-型半導(dǎo)體：negative,通過摻雜增加半導(dǎo)體內(nèi)的電子載流子的濃度，是電子稱為多數(shù)載流子。光伏效應(yīng)的基本原理p-型半導(dǎo)體和n-型半導(dǎo)體化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院以硅為例，理想的硅原子結(jié)構(gòu)示意圖：添加3價(jià)元素硼后的示意圖：黃色表示B元素，藍(lán)色點(diǎn)表示空穴?？昭ㄈ菀孜针娮佣泻停拖窨昭ㄔ诹鲃?dòng)一樣。摻雜5價(jià)元素磷后的示意圖：黃色表示P元素，紅色點(diǎn)表示多余的電子，它非?；钴S，容易流動(dòng)形成電流。光伏效應(yīng)的基本原理p-n結(jié)和內(nèi)建電場(chǎng)當(dāng)p-型和n-型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí)，由于p-型半導(dǎo)體多空穴，n-型半導(dǎo)體多自由電子，在界面處出現(xiàn)了濃度差。n-區(qū)的電子會(huì)擴(kuò)散到p-區(qū)，p-區(qū)的空穴會(huì)擴(kuò)散到n-區(qū)，這樣會(huì)在交界面區(qū)域形成一個(gè)特殊的薄層，即空間電荷區(qū)?？臻g電荷區(qū)存在一個(gè)從n-區(qū)指向p-區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)阻止擴(kuò)散進(jìn)行，內(nèi)建電場(chǎng)與半導(dǎo)體內(nèi)的擴(kuò)散達(dá)到平衡后，就形成了這樣一個(gè)特殊的薄層，這就是p-n結(jié)。光伏效應(yīng)的基本原理光伏效應(yīng)photovoltaic化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院

當(dāng)光照射p-n結(jié)上時(shí)，如果入射電子的能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度(Eg)，就會(huì)在半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生大量的自由載流子-空穴和電子。它們?cè)趐-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，空穴往p-區(qū)移動(dòng)，使p-區(qū)獲得附加正電荷；而電子往n-型區(qū)移動(dòng)，n-區(qū)獲得負(fù)電荷，產(chǎn)生一個(gè)光生電動(dòng)勢(shì)，這就是光伏效應(yīng)(光生伏打效應(yīng))。當(dāng)用導(dǎo)線連接p-型區(qū)和n-型區(qū)時(shí)，就會(huì)形成電流.3.光伏效應(yīng)的基本原理光電效應(yīng)與光伏效應(yīng)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院關(guān)于光電效應(yīng)和光伏效應(yīng)的關(guān)系，有以下兩種觀點(diǎn)：光伏效應(yīng)是光電效應(yīng)的一種：基于這種觀點(diǎn)的光電效應(yīng)是指物體吸收光能后引起電性能變化的效應(yīng)，包括內(nèi)、外光電效應(yīng)。光電效應(yīng)和光伏效應(yīng)是不同的兩個(gè)概念：可以從兩個(gè)方面理解：①這種觀點(diǎn)中的光電效應(yīng)是狹義上的光電效應(yīng)，僅指外光電效應(yīng)。②這種觀點(diǎn)中的光電效應(yīng)定義不同，即photoemission非photoelectric，其對(duì)應(yīng)的材料僅指的是金屬。“利用金屬的光電效應(yīng)也可以制備太陽(yáng)電池，有光照的金屬其化學(xué)勢(shì)會(huì)稍微大于沒有光照的金屬的化學(xué)勢(shì)，從而產(chǎn)生光伏電壓”，而“光生伏特效應(yīng)是指光子入射到半導(dǎo)體的p-n

結(jié)后，從p-n

結(jié)的二端電極產(chǎn)生可輸出功率的電壓伏特值”。這篇文章中還指出：并不是能夠轉(zhuǎn)換入射光子能量而直接產(chǎn)生輸出電壓的器件都叫光生伏特效應(yīng)。例如Dember效應(yīng)，指半導(dǎo)體吸收光子后產(chǎn)生能自由移動(dòng)的電子和空穴，由于電子和空穴的擴(kuò)散系數(shù)不一樣，因此會(huì)在分布不均的電子和空穴間產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)。又如基于光電化學(xué)效應(yīng)的染料敏化太陽(yáng)電池，因?yàn)橐玫诫娊赓|(zhì)且涉及到了化學(xué)反應(yīng)，也不屬于光生伏特效應(yīng)。蔡進(jìn)譯.超高效率太陽(yáng)電池-從愛因斯坦的光電效應(yīng)談起.物理雙月刊,2005，27(5):701-7193.光伏效應(yīng)的基本原理光伏電池與光敏(電)二極管化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院光伏電池和光電二極管都是基于光伏效應(yīng)的光電器件。其主要區(qū)別在于：①光伏電池在零偏置下工作，而光電二極管在反向偏置下工作②光伏電池的摻雜濃度較高1016-19從而具有較強(qiáng)的光伏效應(yīng)，而光電二極管摻雜濃度較低1012-13③光伏電池的電阻率較低0.1-0.01Ω/cm，而光電二極管則為1000Ω/cm④光伏電池的光敏面積要比光電二極管大得多，因此光電二極管的光電流小得多，一般在uA級(jí)。3.光伏效應(yīng)的基本原理光伏電池與發(fā)光二極管(LED)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院發(fā)光二極管：LightEmittingDiode，在電場(chǎng)作用下，電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入，空穴和電子在發(fā)光層中相遇、復(fù)合形成激子，激子經(jīng)過馳豫、擴(kuò)散、遷移等過程復(fù)合而產(chǎn)生光子。ITO陽(yáng)極玻璃襯底活性層金屬陰極復(fù)合光能量anodecathode光禁帶(HOMO)導(dǎo)帶(LUMO)Egφaφce-h+VITO陽(yáng)極玻璃襯底活性層金屬陰極V光照能量anodecathode光禁帶(HOMO)導(dǎo)帶(LUMO)Egφaφce-h+3.光伏效應(yīng)的基本原理光伏電池的性能參數(shù)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院光伏電池的主要性能參數(shù)有開路電壓VOC、短路電流ISC、最大輸出功率Pm、填充因子FF、能量轉(zhuǎn)換效率PCE等。

①開路電壓open-circuitvoltage：太陽(yáng)電池處于開路狀態(tài)時(shí)兩端的電壓，可用高內(nèi)阻的直流毫伏計(jì)測(cè)量。

②短路電流short-circuitcurrent：太陽(yáng)電池處于短路狀態(tài)時(shí)流過的電流，常用短路電流密度JSC代替，用內(nèi)阻小于1Ω的電流表測(cè)量。

③最大輸出功率：太陽(yáng)電池的輸出功率隨負(fù)載電阻而變化，其最大值成為最大輸出功率，Pm=Vm×Im。④填充因子FillFactor：最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比，始終小于1，代表太陽(yáng)能電池在最佳負(fù)載時(shí)能輸出的最大功率的特性。⑤能量轉(zhuǎn)換效率PowerConversionEfficiency：太陽(yáng)電池的最大輸出功率和入射光的功率之比。3.光伏效應(yīng)的基本原理太陽(yáng)電池的伏安曲線化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院太陽(yáng)能電池輸出特性測(cè)量電路示意圖。當(dāng)負(fù)載從0變化到無窮大時(shí)，輸出電壓V則從0變到VOC，同時(shí)輸出電流便從ISC變到0，由此得到電池的輸出特性曲線。AV太陽(yáng)電池電壓計(jì)電流計(jì)可變電阻除了以上5個(gè)主要參數(shù)，有些文獻(xiàn)上還提到了其它參數(shù)，如光電轉(zhuǎn)換效率IPCE(mono-chromaticincidentphoton-to-electronconversionefficiency)、外量子效率EQE(externalquantumefficiency)及內(nèi)量子效率IQE(InternalQuantumEfficiency)。3.光伏效應(yīng)的基本原理光伏電池的等效電路化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院理想太陽(yáng)電池的等效電路：在恒定光照下，光電流是恒定的，它一部分流經(jīng)負(fù)載，在負(fù)載兩端建立起端電壓；另一部分作用于p-n結(jié)，形成正向偏置，引起一股與光電流方向相反的暗電流。實(shí)際太陽(yáng)電池的等效電路：實(shí)際工作的太陽(yáng)電池由于電極的接觸和材料本身的電阻率，存在著串聯(lián)電阻的損耗；電池邊沿的漏電和電池的微裂紋、劃痕等造成的金屬橋漏電，相當(dāng)于并聯(lián)電阻的損耗。3.光伏效應(yīng)的基本原理單晶硅太陽(yáng)電池生產(chǎn)簡(jiǎn)易流程化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院?jiǎn)尉Ч杼?yáng)電池的制作過程：

①砂子還原成冶金級(jí)硅：石英砂(SiO2)在電弧爐中用C還原為Si和CO，純度一般95-99%，雜質(zhì)為Fe、Al、Ga、Mg等。②冶金級(jí)硅提純?yōu)榘雽?dǎo)體級(jí)硅：由工業(yè)硅制成硅的鹵化物(如三氯硅烷，四氯化硅)通過還原劑還原成為元素硅，最后長(zhǎng)成棒狀(或針狀、塊狀)多晶硅。③半導(dǎo)體級(jí)硅轉(zhuǎn)變?yōu)楣杵憾嗑Ч杞?jīng)過區(qū)熔法(Fz)和坩堝直拉法(CG)制成單晶硅棒。④硅片制成太陽(yáng)電池：主要包括表面準(zhǔn)備（化學(xué)處理和表面腐蝕）、擴(kuò)散制(P-N)結(jié)、去邊、去除背結(jié)、制作上下電極、制作減反射膜等。⑤太陽(yáng)電池封裝成電池組件：將若干單體電池串、并聯(lián)連接并嚴(yán)密封裝成組件，主要有上蓋板、粘接劑、底板、邊框等部分。4.太陽(yáng)電池的發(fā)展歷程(類型)太陽(yáng)電池的類型化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院太陽(yáng)能電池單晶硅太陽(yáng)電池塊狀多晶硅太陽(yáng)電池第一代太陽(yáng)電池Siliconbased多晶硅薄膜太陽(yáng)電池薄膜多元化合物太陽(yáng)電池單層結(jié)構(gòu)雙層異質(zhì)結(jié)本體異質(zhì)結(jié)無機(jī)/有機(jī)雜化太陽(yáng)電池非晶硅薄膜太陽(yáng)電池疊層太陽(yáng)電池染料敏化太陽(yáng)電池量子點(diǎn)太陽(yáng)電池?zé)彷d流子太陽(yáng)電池多能帶太陽(yáng)電池?zé)峁夥?yáng)電池有機(jī)化合物太陽(yáng)電池第二代太陽(yáng)電池thinfilms第三代太陽(yáng)電池newconcept4.太陽(yáng)電池的發(fā)展歷程(類型)硅材料太陽(yáng)電池化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院硅材料太陽(yáng)電池：

①單晶硅太陽(yáng)電池：

以純度為99.999%的單晶硅棒為原料制作而成，工藝復(fù)雜，電耗很大。目前單晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，實(shí)驗(yàn)室可達(dá)25%，其理論最高效率為32%左右。

②多晶硅太陽(yáng)電池：按結(jié)構(gòu)可分為兩種，一種是塊狀(bulk)，多半是用含有大量單晶顆粒的集合體，或用廢次單晶硅料和冶金級(jí)硅材料熔化澆鑄而成。制作工藝與單晶硅太陽(yáng)電池相似，但材料制造簡(jiǎn)便，成本較低。另一種是薄膜狀(thin-film),多采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)和液相外延法(LPPE)、濺射沉積法制備。多晶硅薄膜電池成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池，而效率高于非晶硅薄膜電池。多晶硅太陽(yáng)電池目前光電轉(zhuǎn)換效率12%左右，實(shí)驗(yàn)室可達(dá)19.8%。

③非晶硅太陽(yáng)電池：于1976年出現(xiàn)，硅材料消耗少，電耗低，常用輝光放電法、反應(yīng)濺射法、化學(xué)氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法和熱分解硅烷法制備。其光電轉(zhuǎn)換效率較低，為10%左右，實(shí)驗(yàn)室可達(dá)14.5%。4.太陽(yáng)電池的發(fā)展歷程(類型)多元化合物薄膜電池化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院多元化合物薄膜電池：①砷化鎵(GaAs)化合物薄膜太陽(yáng)電池：砷化鎵屬于Ⅲ-Ⅴ化合物半導(dǎo)體材料，能隙(bandgap，又叫禁帶寬度f(wàn)orbiddenbandwidth)為1.4eV，并且耐高溫性強(qiáng)，最高轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30%。砷化鎵系列太陽(yáng)能電池包括單晶GaAs、多晶GaAs、鎵鋁砷-GaAs異質(zhì)結(jié)、金屬-半導(dǎo)體GaAs、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體GaAs、GaSb（銻化鎵）、GaInP等。

②

硫化鎘(CdS)和碲化鎘(CdTe)化合物薄膜電池：效率在10%以上。

③銅銦硒(CuInSe2，CIS)和銅銦鎵硒(CuInxGa1-xSe2，CIGS)化合物薄膜電池：CIS材料的能降為1.1eV，是良好的太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體材料，價(jià)格低廉、性能良好，目前光電轉(zhuǎn)換效率約在15%左右。2005-2015年太陽(yáng)電池種類、轉(zhuǎn)換效率和成本預(yù)測(cè).太陽(yáng)能,2007,11:34光伏類型晶硅SI非晶薄膜(50nm)聚光HCPV冶金能耗1200度電/千瓦850度電/千瓦20度電/千瓦純化能耗3500度電/千瓦1200度電/千瓦24度電/千瓦鑄料能耗1000度電/千瓦08度電/千瓦電池成品10度電/千瓦25度電/千瓦10度電/千瓦總能耗6510度電/千瓦2075度電/千瓦63度電/千瓦能量平衡點(diǎn)6.51年2.08年0.5年生產(chǎn)過程能耗高從工業(yè)硅到多晶硅提純到鑄錠、切片都是高耗能、高排放CdTe中的Cd在特定情況下會(huì)對(duì)土地造成嚴(yán)重污染；HCPV的半導(dǎo)體材料為多晶硅的1/1000-1/2000，污染可以忽略。工業(yè)硅的生產(chǎn)

致力于為全球提供先進(jìn)的新能源解決方案6.太陽(yáng)電池的應(yīng)用和未來展望太陽(yáng)能電池的應(yīng)用化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院

6.太陽(yáng)電池的應(yīng)用和未來展望我國(guó)近期光伏發(fā)電的支持重點(diǎn)我國(guó)近期太陽(yáng)能光伏發(fā)電方面的支持重點(diǎn)：①提高太陽(yáng)電池能量轉(zhuǎn)換效率的新概念、新機(jī)制研究。②光伏材料開發(fā)與性能改善。③光伏器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。④光伏材料和器件的制備與表征技術(shù)。⑤光伏系統(tǒng)及規(guī)模化利用相關(guān)的原理性、基礎(chǔ)性、前瞻性問題。我國(guó)將建設(shè)較大規(guī)模的太陽(yáng)能光伏電站和太陽(yáng)能發(fā)電電站，到2010年，建成大型并網(wǎng)光伏電站總?cè)萘?萬(wàn)千瓦，太陽(yáng)能熱發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到5萬(wàn)千瓦。到2020年，建成大型并網(wǎng)光伏電站總?cè)萘?0萬(wàn)千瓦，太陽(yáng)能熱發(fā)電總?cè)萘窟_(dá)到20萬(wàn)千瓦。5、光伏電站并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的電氣部分主要包括：（1）智能接線盒（2）防雷匯流箱（4）并網(wǎng)逆變器（5）升壓箱變（3）直流配電柜

致力于為全球提供先進(jìn)的新能源解決方案（1）智能接線盒電源線從模組引出后進(jìn)入智能接線盒，串聯(lián)的20個(gè)模組正負(fù)極按設(shè)定的線序分成4組后進(jìn)入1個(gè)智能接線盒，各模組在控制系統(tǒng)中被賦予唯一的識(shí)別碼，運(yùn)行中一旦發(fā)生故障，可迅速定位至每個(gè)模組。該智能接線盒還具有最大功率點(diǎn)跟蹤功能。

致力于為全球提供先進(jìn)的新能源解決方案（1）智能接線盒智能接線盒外觀圖

致力于為全球提供先進(jìn)的新能源解決方案（2）防雷匯流箱

RPV-XX系列智能防雷光伏匯流箱主要作用是對(duì)光伏模組陣列的輸入進(jìn)行一級(jí)匯流，用于減少模組陣列接入到逆變器的連線，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護(hù)性，RPV-XX系列智能防雷光伏匯流箱在提供匯防雷流功能的同時(shí)，還提供了模組電流測(cè)量、監(jiān)測(cè)模組陣列中電池板運(yùn)行狀態(tài)、匯流后電池電壓、匯流總功率、支路功率、匯流箱防雷器狀態(tài)采集、直流斷路器狀態(tài)采集等，裝置標(biāo)配有RS485接口，可以把測(cè)量和采集到的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)。

致力于為全球提供先進(jìn)的新能源解決方案（2）防雷匯流箱

光伏電池串開路報(bào)警，狀態(tài)檢測(cè)帶開關(guān)量輸入，用于采集直流斷路器、

防雷器等輸出空接點(diǎn)狀態(tài)可輸出DC24V電源給外部傳感器供電就地?cái)?shù)碼管循環(huán)顯示每通道的輸入電流，

并具有自動(dòng)關(guān)閉節(jié)能顯示模式主要功能