太陽(yáng)能發(fā)電的原理

1、太陽(yáng)能發(fā)電的原理太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流20V或110V,還需要配置逆變器。各部分的作用為：（一） 太陽(yáng)能電池板： 太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分,也是太陽(yáng)能發(fā)電 系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。 其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能, 或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái), 或推動(dòng)負(fù)載工作。太陽(yáng)能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量和成本；（二） 太陽(yáng)能控制器： 太陽(yáng)能控制器的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài), 并對(duì)蓄電池起 到過(guò)充電保護(hù)、 過(guò)放電保護(hù)的作用。 在溫差較大的地方, 合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)?功能。其他附加功能如光控開(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都

2、應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)；（三） 蓄電池： 一般為鉛酸電池, 小微型系統(tǒng)中, 也可用鎳氫電池、 鎳鎘電池或鋰電池。 其作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái),到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。（四）逆變器：在很多場(chǎng)合，都需要提供220VAG 110VAC的交流電源。由于太陽(yáng)能的直接輸出一般都是 12VDG 24VDG 48VDG為能向220VAG的電器提供電能，需要將太陽(yáng)能 發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DG-AG逆變器。在某些場(chǎng)合，需要使用多種電壓的負(fù)載時(shí)，也要用到DG-DG逆變器，如將24VDG的電能轉(zhuǎn)換成5VDG的電能（注意,不是簡(jiǎn)單的降壓）。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要

3、考慮如下因素：Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)在哪里使用？該地日光輻射情況如何？ 系統(tǒng)的負(fù)載功率多大？ 系統(tǒng)的輸出電壓是多少,直流還是交流？ 系統(tǒng)每天需要工作多少小時(shí)？ 如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣,系統(tǒng)需連續(xù)供電多少天？ 負(fù)載的情況,純電阻性、電容性還是電感性,啟動(dòng)電流多大？ 系統(tǒng)需求的數(shù)量。太陽(yáng)能發(fā)電：其實(shí)并不貴 本期提示無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力公司總經(jīng)理施正榮博士在澳大利亞學(xué)習(xí)工作了14 年。他歸國(guó)創(chuàng)業(yè),惟一目的就是發(fā)展我國(guó)的太陽(yáng)能電力產(chǎn)業(yè)。他說(shuō)： “社會(huì)上有一個(gè)誤會(huì),一再地說(shuō)太陽(yáng) 能發(fā)電的成本較高。 據(jù)我看來(lái), 如果大家用環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算, 與火電相比,

4、太陽(yáng)能發(fā)電, 并不算昂貴。如果國(guó)家當(dāng)機(jī)立斷, 推出鼓勵(lì)發(fā)展綠色能源的產(chǎn)業(yè)政策, 隨著 技術(shù)的進(jìn)步,太陽(yáng)能發(fā)電的成本,還將進(jìn)一步降低?！彼倪@番話引起了記者的好奇,記者采訪了許多專(zhuān)家， 請(qǐng)他們共同探討： 該怎么做， 才能讓太陽(yáng)能電力盡量為人類(lèi)和環(huán)境造福。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用消納研發(fā)成本中科院電工所研究員馬勝紅說(shuō) , 一項(xiàng)新技術(shù) , 在發(fā)展的不同階段 , 有不同的應(yīng)用需求。 同其他可再生能源發(fā)電技術(shù)相比 , 光伏發(fā)電在解決邊遠(yuǎn)地區(qū)分散的村落和農(nóng)牧戶供電方面有 突出的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì) ,將在解決我國(guó) 3000 萬(wàn)遠(yuǎn)離電網(wǎng)的群眾供電發(fā)揮主要作用。 在一些特 殊領(lǐng)域 , 光伏發(fā)電已經(jīng)迅速崛起 , 在航天電源、 通訊機(jī)

5、站無(wú)人值守電源、 管道陰極保護(hù)、 軍事 野戰(zhàn)電源、 玩具、鐘表、街燈、庭院燈以及最近興起的環(huán)保建筑等許多領(lǐng)域 ,已經(jīng)顯示出 “比 較優(yōu)勢(shì)” 。產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用能夠消納不少研究成本 ,進(jìn)而推動(dòng)技術(shù)研究的深入 ,找到更合適的材 料和降低成本的解決方案。1平皇明太陽(yáng)能集團(tuán)原本專(zhuān)心經(jīng)營(yíng)光熱業(yè)務(wù) , 其太陽(yáng)能真空管熱水器在我國(guó)的市場(chǎng)占有率 第一。 公司總裁黃鳴說(shuō)： “我們最近也在考慮向光電方向進(jìn)軍 , 我們已經(jīng)推出太陽(yáng)能照明 業(yè)務(wù) ,在山東日照市做了一個(gè)樣板工程。我相信 ,只要產(chǎn)業(yè)鼓勵(lì)政策明朗 ,太陽(yáng)能發(fā)電成本會(huì) 在應(yīng)用的推動(dòng)下迅速下降。”中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)孟憲淦介紹說(shuō) , 我國(guó)是太陽(yáng)能資源豐富 的國(guó)家之

6、一。我國(guó)有荒漠面積 108萬(wàn)平方公里 , 主要分布在光照資源豐富的西北地區(qū)。方公里面積可安裝 100兆瓦光伏陣列 ,每年可發(fā)電 1.5 億度;如果開(kāi)發(fā)利用 1%的荒漠 ,就可以 發(fā)出相當(dāng)于我國(guó) 2003 年全年的耗電量。在我國(guó)電力干線周?chē)羞m合于大規(guī)模安裝光伏發(fā)電 開(kāi)發(fā)的浩瀚荒漠 , 開(kāi)發(fā)利用荒漠太陽(yáng)能資源對(duì)于我國(guó)有著深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。學(xué)習(xí)目前歐洲、 日本的經(jīng)驗(yàn) , 實(shí)施屋頂光伏項(xiàng)目 , 也是十分重要的出路。, 肯定就會(huì)毫不, 這樣既能保證將無(wú)錫尚德公司目前把許多精力花在“用戶培養(yǎng)”上 , 他們花費(fèi)大量心血進(jìn)行產(chǎn)業(yè)鏈的 整合和激發(fā)。 公司每年的年會(huì)實(shí)際上是太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)上下游廠商的一次激情大碰撞

7、。 公司 副總經(jīng)理季廣峰說(shuō)： “我們現(xiàn)在準(zhǔn)備對(duì)建筑設(shè)計(jì)師、 房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商和政府官員進(jìn)行太陽(yáng)能電 力的知識(shí)培訓(xùn)。 只要大家花點(diǎn)精力 , 對(duì)太陽(yáng)能電力的原理和產(chǎn)業(yè)前景稍作了解 懷疑這個(gè)產(chǎn)業(yè)的前景和必要性。 而且, 我們公司也準(zhǔn)備投資上游的硅片產(chǎn)業(yè) 來(lái)有充足穩(wěn)定的生產(chǎn)原料 , 又能在一定程度上降低成本?！奔夹g(shù)進(jìn)步促進(jìn)成本降低,多數(shù)材料都依過(guò)去使用硅作為太陽(yáng)能電池材料 , 而我國(guó)目前生產(chǎn)硅片的能力還太低靠進(jìn)口 , 導(dǎo)致太陽(yáng)能電池成本太高。 要使太陽(yáng)能發(fā)電得到大規(guī)模推廣 , 科學(xué)家必須降低太陽(yáng)能 電池材料的成本 , 或找到更廉價(jià)的太陽(yáng)能電池材料。中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)光伏專(zhuān)業(yè)委員會(huì)主任趙玉文說(shuō) , 太陽(yáng)能電池目

8、前的價(jià)格大約為 3.15 美元/瓦, 并網(wǎng)系統(tǒng)價(jià)格為 6 美元/ 瓦, 發(fā)電成本為 0.25 美元/瓦。最近完成的 8 兆瓦并網(wǎng)光伏 系統(tǒng)的前期研究表明 , 目前完全商業(yè)化運(yùn)作的并網(wǎng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)大約為每度電3.4 元,尚無(wú)法同火電、 風(fēng)電等競(jìng)爭(zhēng)。 但是世界上近期的大規(guī)模市場(chǎng)發(fā)展和快速的技術(shù)進(jìn)步正在使光 伏系統(tǒng)設(shè)備和發(fā)電成本有效降低 ,預(yù)計(jì)到 2010年光伏系統(tǒng)將降到 3美元/ 瓦左右 ,發(fā)電成本將 下降到每度 0.1 美元也就是人民幣 1 塊錢(qián)左右。他說(shuō)：“當(dāng)前火電成本日漸上漲, 發(fā)展太陽(yáng)電力能正逢其時(shí)。”施正榮說(shuō)：“全世界的科學(xué)家絞盡腦汁 ,都在尋找從技術(shù)上降低成本的方案, 方向是多元的

9、,最常規(guī)的渠道是尋找、組織新材料 , 提高光電轉(zhuǎn)化效率。有人一看 15%、17%,就以為效 率低得不行 ,實(shí)際上 ,只要提高一個(gè)百分點(diǎn) ,成本就能下降很多 ,競(jìng)爭(zhēng)力就提升了。 我們無(wú) 錫尚德公司正在致力于這方面的研究?！敝锌圃喊雽?dǎo)體所所長(zhǎng)李晉閩透露 , 該所最近在太陽(yáng)能電池研究上也取得了重大突破 他們利用某些 化學(xué)半導(dǎo)體 材料, 大大提高了光電轉(zhuǎn)換效率 ;加上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了精心整 合, 在模擬空間的環(huán)境下 , 能夠?qū)崿F(xiàn) 26%的轉(zhuǎn)化效率 , 而在地面環(huán)境下 , 其轉(zhuǎn)換效率能超過(guò) 3 0%。這樣 , 成本就不是問(wèn)題。轉(zhuǎn)換觀念是當(dāng)務(wù)之急幾位太陽(yáng)能方面的專(zhuān)家前不久起草了 “關(guān)于制定階梯電價(jià)和促進(jìn)我

10、國(guó)光伏發(fā)電發(fā)展的 議案”建議稿 , 起草人之一、中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)光伏專(zhuān)業(yè)委員會(huì)常務(wù)理事王斯成說(shuō)：“從資源 的數(shù)量、 分布的普遍性、 技術(shù)的可靠性來(lái)看 ,光伏發(fā)電比其他可再生能源更具有優(yōu)越性 ,目前 成本較高的障礙正在隨著技術(shù)進(jìn)步和大規(guī)模生產(chǎn)而減小 , 光伏發(fā)電將成為未來(lái)電力的重要構(gòu) 成是勿庸質(zhì)疑的?！睂?zhuān)家建議 , 我國(guó)的目標(biāo)應(yīng)該在 2020 年使光伏發(fā)電的累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到 3 0000 兆瓦 , 使光伏發(fā)電量達(dá)到屆時(shí)全國(guó)發(fā)電量的1%。雖然這個(gè)指標(biāo)同歐、 美、日國(guó)家的目標(biāo)相比差距還相當(dāng)大 , 但要想達(dá)到這個(gè)目標(biāo) , 要排 除諸多障礙。專(zhuān)家指出 ,在世界上許多國(guó)家 ,光伏發(fā)電已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展軌道

11、; 在荒漠大規(guī) 模并網(wǎng)和光伏建筑一體化領(lǐng)域具有良好的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展前景, 是可再生能源應(yīng)用的重要組成部分。近年來(lái)全球光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)以平均30%以上的速率迅猛增長(zhǎng) ,2002 年的系統(tǒng)產(chǎn)值達(dá)到 35億多美元。預(yù)計(jì)在各國(guó)減排行動(dòng)和優(yōu)惠政策的拉動(dòng)下 , 產(chǎn)業(yè)發(fā)展將進(jìn)一步加快。我國(guó)只要出 臺(tái)相應(yīng)政策、培育規(guī)范的規(guī)模市場(chǎng)、加大投入、加速能力建設(shè) , 我國(guó)企業(yè)完全有條件依托國(guó) 內(nèi)市場(chǎng)挺進(jìn)國(guó)際市場(chǎng) , 進(jìn)入國(guó)際十強(qiáng)。, 德、, 靠規(guī), 政府采用優(yōu)惠政策扶持光伏發(fā)電市場(chǎng), 通過(guò)提高質(zhì)量趙玉文說(shuō)：“但其發(fā)展的先決條件就是政府出臺(tái)行之有效的激勵(lì)政策。近年來(lái) 日、美等發(fā)達(dá)國(guó)家光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的事實(shí)證明 模市場(chǎng)拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、

12、 推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步 , 依賴技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模生產(chǎn)降低生產(chǎn)成本 和降低價(jià)格贏得更大市場(chǎng)的方針和策略是正確的和成功的 , 值得我國(guó)借鑒。太陽(yáng)能發(fā)電潛力巨大 太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)將大有所為太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中， 技術(shù)最復(fù)雜的組成部分應(yīng)屬太陽(yáng)能電池。 可以說(shuō)， 能發(fā)電系統(tǒng)的核心，其開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)直接影響到太陽(yáng)能發(fā)電的普及和發(fā)展。太陽(yáng)能電池的主要原理是通過(guò)使用半導(dǎo)體材料，將較薄的N型半導(dǎo)體置于較厚的 P型半導(dǎo)體上，當(dāng)光子撞擊該裝置的表面時(shí)，P型和N型半導(dǎo)體的接合面有電子擴(kuò)散產(chǎn)生電流，可利用上下兩端的金屬導(dǎo)體將電流引出利用。1、硅太陽(yáng)能電池; 2、以3、功能高分太陽(yáng)能電池的種類(lèi)根據(jù)所用材料的不同，太陽(yáng)能電池

13、可分為：在以上電池23.3 。在制作 分區(qū)摻雜等技術(shù)。但由于單晶硅材料價(jià)格及相 大幅降低成本非常困難， 無(wú)法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)無(wú)機(jī)鹽如砷化鎵III - V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池; 子材料制備的太陽(yáng)能電池； 4、納米晶太陽(yáng)能電池等。硅是最理想的太陽(yáng)能電池材料， 這是太陽(yáng)能電池以硅材料為主的主要原因。 中單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟，光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá) 過(guò)程中，一般采用表面織構(gòu)化、 發(fā)射區(qū)鈍化、 應(yīng)的繁瑣工藝影響， 單晶硅成本價(jià)格居高不下， 電的大規(guī)模普及。隨著新材料的不斷開(kāi)發(fā)和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，以其它材料為基礎(chǔ)的太陽(yáng)能電池也愈來(lái)愈顯 示出誘人的前景。 目前國(guó)際低成本

14、大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)的研究主要集中在多晶硅、大面積薄膜非晶硅、CdTe電池、CIS電池的制造技術(shù)，川一 V族化合物半導(dǎo)體高效光電池，非晶硅及結(jié)晶 硅混合型薄膜光電池等方面。如果說(shuō)單晶硅的特點(diǎn)是效率高、成本高，其它材料電池的難題無(wú)疑是低成本、轉(zhuǎn)化弱。 與單晶硅太陽(yáng)能電池相比， 除多晶硅、 碲化鎘等外， 其它材料電池的光電轉(zhuǎn)化效率普遍未超 過(guò) 15 。我國(guó)太陽(yáng)能電池的發(fā)展我國(guó)于 1958 年開(kāi)始研究太陽(yáng)能電池， 1971 年首次應(yīng)用于我國(guó)發(fā) 射的衛(wèi)星上。 1973 年開(kāi)始將太陽(yáng)能電池用于地面。由于受到價(jià)格和產(chǎn)量的限制，市場(chǎng)發(fā)展 很緩慢，除了作為衛(wèi)星電源，在地面上太陽(yáng)能電池僅用于小功率電源系統(tǒng)，如航標(biāo)燈、

15、 鐵路信號(hào)系統(tǒng)等。2002 年，國(guó)家有關(guān)部委啟動(dòng)了“西部省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)通電計(jì)劃”，通過(guò)光伏和小型風(fēng)力發(fā) 電解決西部七省區(qū)無(wú)電鄉(xiāng)的用電問(wèn)題。 這一項(xiàng)目的啟動(dòng)大大刺激了太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)， 國(guó)內(nèi)建 起了幾條太陽(yáng)能電池的封裝線，使太陽(yáng)能電池的年生產(chǎn)量迅速增加。目前太陽(yáng)能電池已經(jīng)開(kāi)始廣泛用于通信、 交通、 民用產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng)域， 光伏發(fā)電不但列 入到國(guó)家的攻關(guān)計(jì)劃， 而且列入國(guó)家電力建設(shè)計(jì)劃， 同時(shí)也在一些重大工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用。 目前，光伏發(fā)電已遍及我國(guó)西部各省區(qū)，以及中部和東部的部分省、直轄市、自治區(qū)，總投 入已經(jīng)超過(guò) 30 億元。太陽(yáng)能電池高效和低價(jià)統(tǒng)一始終是國(guó)際開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。 與此相同， 我國(guó)產(chǎn)品生產(chǎn)、

16、推廣的 根本問(wèn)題也集結(jié)于此。草原、海島、沙漠等無(wú)電地區(qū)需求巨大，但價(jià)格的可承受性、生產(chǎn)規(guī) 模不足和產(chǎn)品針對(duì)性較弱等方面的問(wèn)題十分突出。 而在城市電力系統(tǒng)中， 高昂的一次性投資 成本無(wú)疑更為產(chǎn)品推廣增加了難度。因此，提高效率，降低成本，擴(kuò)大規(guī)模應(yīng)是現(xiàn)今開(kāi)發(fā)、 生產(chǎn)太陽(yáng)能電池的主題。盡快建立一條年 降低生產(chǎn)成本； 加速 兆瓦級(jí)多晶硅太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)線的建立主要技術(shù)經(jīng)濟(jì) 2025年；單晶硅太陽(yáng)能電池組件生產(chǎn)線的技術(shù)改造主要 15%，組件壽命2025年。在具體操作方面： 多晶硅太陽(yáng)能電池的研究應(yīng)把攻關(guān)與引進(jìn)結(jié)合起來(lái)， 生產(chǎn)能力為兆瓦級(jí)的生產(chǎn)線； 單晶硅太陽(yáng)能電池重點(diǎn)提高組件的效率， 開(kāi)發(fā)新型太陽(yáng)能電池。 具體標(biāo)準(zhǔn)： 指標(biāo)：組件效率 13%，組件壽命 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：組件效率 14%太陽(yáng)能電池行業(yè)應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)小型光電源產(chǎn)業(yè)化；著重開(kāi)要在現(xiàn)有技術(shù)條件下快速發(fā)展，發(fā) 100 千瓦容量以下的獨(dú)立運(yùn)行光伏電站系列化、規(guī)范化、商品化研究并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)， 并為大規(guī)模應(yīng)用做好前期準(zhǔn)備。在具體標(biāo)準(zhǔn)方面：小功率光伏電源產(chǎn)業(yè)化功率范圍： 千瓦級(jí)、 百瓦級(jí)產(chǎn)業(yè)規(guī)模：總?cè)萘?大于 1 兆瓦系統(tǒng)造價(jià)：比“八五”平均價(jià)格降低30%以上太陽(yáng)能；獨(dú)立運(yùn)行光伏電站系列化、規(guī)范化、商品化。功率范圍： 1 0千瓦