光伏發(fā)電技術(shù)

光伏發(fā)電的基本原理

太陽(yáng)能是一種輻射能,它必須借助于能量轉(zhuǎn)換器件才能變換為電能.這種把輻射能變換成電能的能量轉(zhuǎn)換器件,就是太陽(yáng)能電池.太陽(yáng)能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽(yáng)的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”,太陽(yáng)能電池又稱為“光伏電池”.當(dāng)太陽(yáng)光照射到由P、N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定條件下，太陽(yáng)能輻射被半導(dǎo)體材料吸收.形成內(nèi)建靜電場(chǎng).如果從內(nèi)建靜電場(chǎng)的兩側(cè)引出電極并接上適當(dāng)負(fù)載,就會(huì)形成電流,這就是太陽(yáng)能電池的基本原理.單片太陽(yáng)能電池就是一薄片半導(dǎo)體P-N結(jié).標(biāo)準(zhǔn)光照條件下,額定輸出電壓為0.48V.為了獲得較高的輸出電壓和較大容量,往往把多片太陽(yáng)能電池連接在一起,目前,太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率一般在15%左右，個(gè)別發(fā)達(dá)國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換率已經(jīng)可以達(dá)到30%左右國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能資源的分布國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能資源的分布

我國(guó)的太陽(yáng)能資源

按日照時(shí)間和太陽(yáng)能輻射量的大小，全國(guó)大致上可分為五類地區(qū)：

一類地區(qū):

全年日照時(shí)數(shù)達(dá)到3200～3300小時(shí)的地區(qū)，主要包括青藏高原、甘肅省北部、寧夏北部和新疆南部等地。

二類地區(qū):

全年日照時(shí)數(shù)達(dá)到3000～3200小時(shí)的地區(qū)，主要包括河北省西北部、山西省北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅省中部、青海省東部、西藏東南部和新疆南部等地。

三類地區(qū):全年日照時(shí)數(shù)達(dá)到2200～3000小時(shí)的地區(qū)，主要包括山東省、河南省、河北省東南部、山西省南部、新疆北部、吉林省、遼寧省、云南省、陜西省北部、甘肅省東南部、廣東省南部、福建省南部、江蘇省北部和安徽省北部等地。

四類地區(qū):

全年日照時(shí)數(shù)達(dá)到1400～2200小時(shí)的地區(qū)，主要是長(zhǎng)江中下游，福建省、

浙江省和廣東省的一部分地區(qū)，此類地區(qū)的特點(diǎn)是：春夏多雨或陰天，秋冬季太陽(yáng)能資源較豐富。

五類地區(qū):

全年日照時(shí)數(shù)達(dá)到1000～1400小時(shí)的地區(qū)，主要包括四川省、貴州省兩省。此區(qū)是我國(guó)太陽(yáng)能資源較少的地區(qū)。

一、二、三類地區(qū)，年日照時(shí)數(shù)大于2000h，是我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富或較豐富的地區(qū)，面積約占全國(guó)總面積的2／3以上，具有利用太陽(yáng)能的良好條件。四、五類地區(qū)雖然太陽(yáng)能資源條件較差，但仍有一定的利用價(jià)值。太陽(yáng)能電池的種類及特點(diǎn)

最早投入使用的太陽(yáng)電池是單晶硅太陽(yáng)電池，其后人們又開發(fā)了了多晶硅太陽(yáng)電池和非晶硅太陽(yáng)電池。至今大規(guī)模使用的太陽(yáng)電池，主要還是以上品種。隨著材料工業(yè)的發(fā)展、目前除硅系列太陽(yáng)電池外，還有硫化鎘、砷化鎵、銅銦硒等許多類型的太陽(yáng)電池。下面介紹幾種較常見的太陽(yáng)電池。

1.

單晶硅太陽(yáng)電池

單晶硅太陽(yáng)電池以高純的單晶硅棒為原料，純度要求99.999％。制做時(shí)將單晶硅棒切成片，一般片厚約0.3毫米。硅片經(jīng)過形、拋磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片后，在硅片上摻雜和擴(kuò)散微量的硼、磷、銻等，這樣就在硅片上形成P>N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷，將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過燒結(jié)，同時(shí)制成背電極，并在有柵線的面涂覆一層防反射涂層，以減少光子被光滑的硅片表面反射掉。至此，單晶硅太陽(yáng)電池的單體片就制成了的單體片就制成了。單體片可按所需要的規(guī)格組裝成太陽(yáng)電池組件（太陽(yáng)電池板），用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電流。最后進(jìn)行封裝。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝，因此其堅(jiān)固耐用，使用壽命一般可達(dá)15年。太陽(yáng)電池組件可組成各種大小不同的太陽(yáng)電池方陣，亦稱太陽(yáng)電池陣列。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)室成果也有20％以上的。

2.

多晶硅太陽(yáng)電池

多晶硅太陽(yáng)電池的制作工藝與單晶硅太陽(yáng)電池差不多，其光電轉(zhuǎn)換效率約12％左右，稍低于單晶硅太陽(yáng)電池，但是材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。

3.

非晶硅太陽(yáng)電池

非晶硅太陽(yáng)電池是1976年有出現(xiàn)的新型薄膜式太陽(yáng)電池，它與單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽(yáng)電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，目前國(guó)際先進(jìn)水平為10％左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其轉(zhuǎn)換效率衰減。目前它主要應(yīng)用于弱光電源，如袖珍式電子計(jì)算器、電子鐘表及復(fù)印機(jī)等方面。在效率衰下問題克服后，非晶硅太陽(yáng)電池會(huì)因其成本低，重量輕，應(yīng)用方便等特點(diǎn)，得到很大的發(fā)展。

4.

多元化合物太陽(yáng)電池

多元化合物太陽(yáng)電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽(yáng)電池?，F(xiàn)在各國(guó)研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：

（1）硫化鎘太陽(yáng)電池

（2）砷化鎵太陽(yáng)電池

（3）銅銦硒太陽(yáng)電池光伏發(fā)電優(yōu)缺點(diǎn)

與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①無(wú)枯竭危險(xiǎn)；②安全可靠，無(wú)噪聲，無(wú)污染排放外，絕對(duì)干凈（無(wú)公害）；③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢(shì)；例如，無(wú)電地區(qū)，以及地形復(fù)雜地區(qū)；④無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦建設(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。缺點(diǎn)：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)；③產(chǎn)生的電力接入電網(wǎng)需要增加無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備；④儲(chǔ)能困難分布式光伏發(fā)電

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場(chǎng)或靠近用電現(xiàn)場(chǎng)配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)存配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或者同時(shí)滿足這兩個(gè)方面的要求。

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配