太阳能发电系统及其各组成部分主要作用.pdf

- 1 - 太阳能发电系统及其各组成部分主要作用A1341 班 朱思灵 11308110104 一、太阳能发电 是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件 (Solar cells) 是利用半导体材料的电子学特性实现 P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是 “ 光伏 -- 建筑( 照明 ) 一体化 “ 技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型 太阳能发电 系统。二、太阳能发电系统的组成：（ 1）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能- 2 - 力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。（ 2）太阳能控制器：太阳能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。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；（ 3） 蓄电池： 一般为铅酸电池， 小微型系统中， 也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。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，到需要的时候再释放出来。（ 4）逆变器： DC-AC逆变器逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。 通过全桥电路， 一般采用 SPWM处理器经过调制、 滤波、升压等，得到与照明负载频率 f ，额定 电压 UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。三、太阳能发电 系统的效率在 太阳能发电 系统中，系统的总效率 η ese 由电池组件的 PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术- 3 - 及生产水平要成熟得多， 而且目前系统的转换率只有 17%左右。 因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是 太阳能发电 产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围绕着加大吸能面，如双面电池，减小反射；运用吸杂技术减小半导体材料的复合；电池超薄型化；改进理论，建立新模型；聚光电池等。四、太阳能发电系统的结构阳能电池系一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，其将高纯度的半导体材料加入一些不纯物使其呈现不同的性质，如加入硼可形成 P 型半导体，加入磷可形成 N 型半导体， PN 两型半导体相结合后，当太阳光入射时，产生电子与电洞，有电流通过时，则产生电力。由於单一太阳能电池所输出的电力有限，为提高其发电量，将许多太阳能电池经串并联组合封装程序后，做成模板，成为太阳能电池模板 ( Solar Module ) 。太阳能电池的发电能源来自於光的波长。太阳光是一种全域波长。此外白炽灯的波长与日光灯的波长不同。而太阳能电池以阳光或白炽灯之波长为较适用。而且太阳能电池有三种，其中太阳能电子计算机上的太阳能电池是属於「室内型的非晶」 ，如果长期拿到户外曝晒，且串并联为较大电压及电流时，将导致其内部连结组织烧断而损坏太阳能电池（ soler cell) 亦称光伏打电池把太阳能直接转换成电能的半导体器件，当太阳光入射时被吸收的光子使 PN节的 2 侧 P区和 N区产生电子－空穴对，由于扩散而直达空间电荷区，在 PN结的强电场作- 4 - 用下而分离，电子移向低电位 N 区，空穴移向 P 区，由于电子和空穴的积累， P 区和 N区间就产生了光生电动势。太阳能电池目前造价太高，家庭使用不合算。简单的说吧。 就是由于光子的能量照射到硅和锗构成的半导体 PN结中的电子孔穴位置，而电子就会产生迁跃，从而在两端的半导体硅中产生电压，如果该电压形成回路，则产生电流。也就是：如果把 p 型半导体和 n 型半导体紧密地结合起来，或者在一块半导体中由于掺杂不同，一边做成 p 型半导体，另一边做成 n 型半导体，由于电子和空穴的互扩散作用，便形成了 p-n 结，并在结的两边形成了由 n 型区指向 p 型区的内建电场。当光照射时，这些已掺入少量三价或五价元素的硅半导体，内部产生了许多电子 - 空穴对，在内建电场的作用下，电子向 n 型区移动，空穴向 p 型区移动，这样， n 型区有很多电子，p 型区有很多空穴， 在 p-n 结附近就形成了与内建电场方向相反的光生电场， 它的一部分抵消了内建电场， 其余部分则使 p 区带正电， n 区带负电，于是在 n 区与 p 区之间产生了光生伏特电动势。这种现象就叫做“光生伏特效应” 。太阳电池正是应用了光生伏特效应原理，采用硅、砷化镓、硫化镉等为原料，掺入适量的杂质，经过严密的工艺制成的。如果在电池两端接上负载，则被结所分开的电子和空穴，通过太阳电池表面的栅线汇集，在外电路产生光生电流。- 5 - 如图：五、结束语：绿色能源和可持续发展问题是本世纪人类面临的重大课题，开发新能源，对现有能源的充分合理利用已经得到各国政府的极大重视。 太阳能发电 作为一种取之不尽，用之不竭的清洁环保能源将得到前所未有的发展。随着太阳能产业化进程和技术开发的深化，它的效率、性价比将得到提高，它在包括 BIPV在内的各个领域都将得到广泛的应用，也将- 6 - 极大地推动中国 “绿色照明工程 “ 的快速发展。