光伏发电整理

统计数据显示，中国晶硅光伏电池生产商每年从美国进口 20 多亿美元的多晶硅、 EVA、浆料等原材料。中国光伏电池和组件对美出口也为美国下游产业发展做出了重要贡献。如图 2-7 所示，光伏发电系统通常由以下几个主要部分组成 :光伏组件 (光伏阵列 )，充电控制器，蓄电池组，逆变器等。光伏阵列 :通常由硅材料半导体组成，在光照下通过光伏效应把光能转化为电能，是整个光伏发电系统能量的供给者。充电控制器 :光伏充电控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用 [14] 。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。蓄电池组 :一般采用铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍锅电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，在需要的时候释放出来。逆变 器 (inverter) 的 作用 是 把直 流电 能 (电 池、 蓄 电瓶 ) 转变 成交 流电 ( 一 般为220VSOHz 正弦波 )。通俗的讲，逆变器是一种将直流电 (DC) 转化为交流电 (AC) 的装置。它由逆变桥、 控制逻辑和滤波电路组成。但是在某些场合， 需要使用多种电压的负载时， 也要用到 DC-DC 逆变器，如将 24V 的 DC 电能转换成 SV 的 DC 电能 (不是简单的降压 )。逆变器是光伏系统中的核心器件之一， 其涉及的技术对光伏系统的性能， 光伏发电技术的发展起着极其重要的作用。太阳辐射能量被光伏阵列接收后以正弦波电流的方式送入电网就构成了光伏并网发电系统，这是光伏应用的一种重要形式。严格要求并网电流的波形质量可以在一定程度上减小光伏并网发电系统对整个电网造成污染。鉴于此，本章将首先详细分析户20 世纪 50 年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破 :一是 1954 年美国贝尔实验室研制出 6%的实用型单晶硅电池， 二是 1955 年以色列的 Tabor 提出选择性吸收表面概念和理论， 并研制成功选择性太阳吸收涂层。 这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础 [#] 。在光伏器件及制造技术方面， 自光伏电池问世以来， 晶体硅就作为基本的电池材料一直保持着主导地位， 是目前国际光伏市场上的主流产品， 在 2000 年时世界光伏电池产量的 80%以上均采用晶体硅材料。论实验室效率，单晶硅电池最高可达 23.7%，多晶硅电池最高可达18.6%，工业化产品效率一般在 13%}15% 。1.澳大利亚新南威尔士大学多晶硅电池效率突破 19.8%; 2 旧本京都陶瓷公司多晶硅电池效率达到 17.1%(12.ScmX 12.Scm); 3.澳大利亚新南威尔士大学高效单晶硅电池效率己达 23.7%; 4.德国 ASE 公司片状晶体硅电池效率为 14.5%; 5.美国 Astro Power(AP) 公司的带状多晶硅电池效率为 10.5%; 6 旧本三洋公司的 HIT 晶体 /非晶硅复合电池效率达 18%; 7.美国、日本、德国多晶硅铸锭 240kg/炉，已能规模化生产。薄膜电池是在廉价衬底上采用低温制备技术沉积半导体薄膜的光伏器件， 材料与器件制备同时完成，工艺技术简单，便于大面积连续化生产 ;制备能耗低，缩短了回收期。太阳能电池实现薄膜化， 大大节省了昂贵的半导体材料， 具有大幅度降低成本的潜力， 是当前国际上研究开发的主要方向。 目前已实现产业化和正在实现产业化的有多晶化合物半导体薄膜电池 (蹄化福 CdTe、铜锢硒 CuInSe2)、非晶硅薄膜电池，还有很有发展前景目前尚处于探索阶段的多晶硅薄膜电池【 }l 。据估计，薄膜电池的生产成本可以随着其生产规模的扩大而降低，一旦技术上有重大突破，其成本可以降到 1 美元 /WP 以下。 英国、 美国和德国都在着手建设 100MW 规模的薄膜太阳能电池生产线。估计到 2020 年薄膜太阳能电池的市场份额在整个市场中的比例将超过 50% 我国的光伏电池技术是从 20 世纪 60 年代发展空间用太阳电池开发起步的，地面用光伏电池的生产是从 70 年代初开始，主要的低成本技术及生产能力则在 80 年代中期建立起来。经过多年的努力，我国光伏发电技术有了很大的发展，光伏电池转换效近年来，我国的光伏产业迅速发展， 2007 年硅太阳能电池占世界产量的 27%，产量达到世界第一的水平。然而从技术上看，我国光伏电池技术与发达国家相比尚有较大差距。太阳辐射能量被光伏阵列接收后以正弦波电流的方式送入电网就构成了光伏并网发电系统， 这是光伏应用的一种重要形式。 严格要求并网电流的波形质量可以在一定程度上减小光伏并网发电系统对整个电网造成污染。光伏发电的原理是光伏效应 (也称为光生伏打效应、光生伏特效应 )。简而言之，光伏效应是指光照使不均匀的半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象， 是由光子 (光波 )转化为电子、光能量转化为电能量的过程 [y2}0 栅线减反膜n 型掺杂层p 型衬底背电极太阳光