太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)課件

太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們對(duì)能源提出越來(lái)越高的要求，尋找新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題?，F(xiàn)有能源主要有３種，即火電、水電和核電。這些都迫使人們?nèi)ふ倚履茉?。新能源要同時(shí)符合兩個(gè)條件：一是蘊(yùn)藏豐富不會(huì)枯竭；二是安全、干凈，不會(huì)威脅人類和破壞環(huán)境。太陽(yáng)能發(fā)電目前找到的新能源主要有兩種，一是太陽(yáng)能；二是燃料電池。另外，風(fēng)力發(fā)電也可算是輔助性的新能源。其中，最理想的新能源是太陽(yáng)能。

太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能有兩種基本途徑：一種是把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，即“太陽(yáng)熱發(fā)電”；另一種是通過(guò)光電器件將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換為電能，即“太陽(yáng)光發(fā)電”。太陽(yáng)熱發(fā)電

入射到地球表面的太陽(yáng)能是廣泛而分散的，要充分收集并使之發(fā)揮熱能效益，就必須采取一種一種能把太陽(yáng)光發(fā)射并集中在一起，變成熱能的系統(tǒng)。一種方法是采取一種能把太陽(yáng)光發(fā)射并集中集中加熱，轉(zhuǎn)換成為高溫水蒸氣，以蒸汽渦輪機(jī)變換為電。也可以采用拋物面型的聚光鏡將太陽(yáng)熱集中，使用計(jì)算機(jī)讓聚光鏡追隨太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)。后者的熱效率很高，將引擎放置在焦點(diǎn)的技術(shù)發(fā)展的可能性最大。太陽(yáng)光發(fā)電除了太陽(yáng)熱發(fā)電技術(shù)外，目前人類社會(huì)也在大力開(kāi)發(fā)太陽(yáng)光技術(shù)。太陽(yáng)輻射的光子帶有能量，當(dāng)光子照射半導(dǎo)體材料時(shí)，光能便轉(zhuǎn)換為電能，這個(gè)現(xiàn)象叫“光生伏打效應(yīng)”。太陽(yáng)電池就是利用光生伏打效應(yīng)制成的一種光電器件。太陽(yáng)電池與普通的化學(xué)電池(干電池、蓄電池)完全不同，是一種物理性質(zhì)電源。雖然太陽(yáng)光一照射太陽(yáng)電池就能發(fā)電，但它與一般的發(fā)電機(jī)大相徑庭，它無(wú)旋轉(zhuǎn)和磨損，能靜悄悄地發(fā)電。太陽(yáng)能發(fā)電特點(diǎn)具有以下特點(diǎn)：①無(wú)枯竭危險(xiǎn)；②絕對(duì)干凈（無(wú)公害）；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發(fā)電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。太陽(yáng)能發(fā)電特點(diǎn)不足之處是：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)。但總的說(shuō)來(lái)，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽(yáng)能具有極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國(guó)的重視。太陽(yáng)能發(fā)電要使太陽(yáng)能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，一是要提高太陽(yáng)能光電變換效率并降低其成本；二是要實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電同現(xiàn)在的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。目前，太陽(yáng)電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅三種。單晶硅太陽(yáng)電池變換效率最高，已達(dá)２０％以上，但價(jià)格也最貴。非晶態(tài)硅太陽(yáng)電池變換效率最低，但價(jià)格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達(dá)到１０％，每瓦發(fā)電設(shè)備價(jià)格降到１－２美元時(shí)，便足以同現(xiàn)在的發(fā)電方式競(jìng)爭(zhēng)。估計(jì)本世紀(jì)末便可達(dá)到這一水平。太陽(yáng)能發(fā)電當(dāng)然，特殊用途和實(shí)驗(yàn)室中用的太陽(yáng)電池效率要高得多，如美國(guó)波音公司開(kāi)發(fā)的由砷化鎵半導(dǎo)體同銻化鎵半導(dǎo)體重疊而成的太陽(yáng)電池，光電變換效率可達(dá)３６％，快趕上了燃煤發(fā)電的效率。但由于它太貴，目前只能限于在衛(wèi)星上使用。光伏發(fā)電的發(fā)展歷史自從1954年第一塊實(shí)用光伏電池問(wèn)世以來(lái)，太陽(yáng)光伏發(fā)電取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但比計(jì)算機(jī)和光纖通訊的發(fā)展要慢得多。其原因可能是人們對(duì)信息的追求特別強(qiáng)烈，而常規(guī)能源還能滿足人類對(duì)能源的需求。1973年的石油危機(jī)和90年代的環(huán)境污染問(wèn)題大大促進(jìn)了太陽(yáng)光伏發(fā)電的發(fā)展。其發(fā)展過(guò)程簡(jiǎn)列如下：光伏發(fā)電的發(fā)展歷史1893年，法國(guó)科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“光生伏打效應(yīng)”，即“光伏效應(yīng)”。1876年，亞當(dāng)斯等在金屬和硒片上發(fā)現(xiàn)固態(tài)光伏效應(yīng)。1883年，制成第一個(gè)“硒光電池”，用作敏感器件。1930年，肖特基提出Cu2O勢(shì)壘的“光伏效應(yīng)”理論。同年，朗格首次提出用“光伏效應(yīng)”制造“太陽(yáng)電池”，使太陽(yáng)能變成電能。光伏發(fā)電的的發(fā)展歷史史1941年，奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)現(xiàn)光伏效應(yīng)。1954年，恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾爾實(shí)驗(yàn)室，，首次制成成了實(shí)用的的單晶太陽(yáng)陽(yáng)電池，效效率為6%。同年，韋韋克爾首次次發(fā)現(xiàn)了砷砷化鎵有光光伏效應(yīng)，，并在玻璃璃上沉積硫硫化鎘薄膜膜，制成了了第一塊薄膜太陽(yáng)電電池。1955年，吉尼和羅非斯基進(jìn)行材料的的光電轉(zhuǎn)換換效率優(yōu)化化設(shè)計(jì)。同同年，第一個(gè)光電電航標(biāo)燈問(wèn)問(wèn)世。美國(guó)RCA研究砷化鎵鎵太陽(yáng)電池池。1957年，硅太陽(yáng)陽(yáng)電池效率率達(dá)8%。光伏發(fā)電的的發(fā)展歷史史1958年，太陽(yáng)電池首次在空間應(yīng)用用，裝備美美國(guó)先鋒1號(hào)衛(wèi)星電源源。1959年，第一個(gè)多晶晶硅太陽(yáng)電電池問(wèn)世，，效率達(dá)5%。1972年，羅非斯基研制出紫紫光電池，，效率達(dá)16%。1975年，非晶硅太陽(yáng)陽(yáng)電池問(wèn)世世。同年，帶硅硅電池效率率達(dá)6%~%。1978年，美國(guó)國(guó)建成100kWp太陽(yáng)地面光光伏電站。。太陽(yáng)能光電電轉(zhuǎn)換原理理太陽(yáng)能的光光電轉(zhuǎn)換是是指太陽(yáng)的的輻射能光光子通過(guò)半半導(dǎo)體物質(zhì)質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡婋娔艿倪^(guò)程程，通常叫叫做“光生伙打打效應(yīng)”，，太陽(yáng)電池就就是利用這這種效應(yīng)制制成的。當(dāng)太陽(yáng)光照照射到半導(dǎo)導(dǎo)體上時(shí)，，其中一部部分被表面面反射掉，，其余部分分被半導(dǎo)體體吸收或透透過(guò)。被吸吸收的光，，當(dāng)然有一一些變成熱熱，另一些些光子則同同組成半導(dǎo)導(dǎo)體的原子子價(jià)電子碰碰撞，于是是產(chǎn)生電子子—空穴對(duì)。太陽(yáng)能光電電轉(zhuǎn)換原理理這樣，光能能就以產(chǎn)生生電子—空穴對(duì)的形形式轉(zhuǎn)變?yōu)闉殡娔?、如如果半?dǎo)體體內(nèi)存在P—n結(jié)，則在P型和n型交界面兩兩邊形成勢(shì)勢(shì)壘電場(chǎng)，，能將電子子驅(qū)向n區(qū)，空穴驅(qū)驅(qū)向P區(qū)，從而使使得n區(qū)有過(guò)剩的的電子，P區(qū)有過(guò)剩的的空穴，在在P—n結(jié)附近形成成與勢(shì)壘電電場(chǎng)方向相相反光的生生電場(chǎng)。太陽(yáng)能光電電轉(zhuǎn)換原理理若分別在P型層和n型層焊上金金屬引線，，接通負(fù)載載，則外電電路便有電電流通過(guò)。。如此形成成的一個(gè)個(gè)個(gè)電池元件件，把它們們串聯(lián)、并并聯(lián)起來(lái)，，就能產(chǎn)生生一定的電電壓和電流流，輸出功功率。制造太陽(yáng)電電池的半導(dǎo)導(dǎo)體材料已已知的有十十幾種，因因此太陽(yáng)電電池的種類類也很多。。目前，技術(shù)最成熟熟，并具有有商業(yè)價(jià)值值的太陽(yáng)電電池要算硅硅太陽(yáng)電池池。太陽(yáng)能發(fā)電的的應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電雖雖受晝夜、晴晴雨、季節(jié)的的影響，但可可以分散地進(jìn)行，所以它適于于各家各戶分分散進(jìn)行發(fā)電電，而且要連連接到供電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上，使得得各個(gè)家庭在在電力富裕時(shí)時(shí)可將其賣給給電力公司，，不足時(shí)又可可從電力公司司買入。實(shí)現(xiàn)現(xiàn)這一點(diǎn)的技技術(shù)不難解決決，關(guān)鍵在于于要有相應(yīng)的的法律保障。。太陽(yáng)能發(fā)電的的前景太陽(yáng)能發(fā)電有有更加激動(dòng)人心的計(jì)劃。一是日本提出出的創(chuàng)世紀(jì)計(jì)計(jì)劃。準(zhǔn)備利用地地面上沙漠和和海洋面積進(jìn)進(jìn)行發(fā)電，并并通過(guò)超導(dǎo)電電纜將全球太太陽(yáng)能發(fā)電站站聯(lián)成統(tǒng)一電電網(wǎng)以便向全全球供電。太陽(yáng)能發(fā)電的的前景另一是天上發(fā)發(fā)電方案。早在１９８００年美國(guó)宇航航局和能源部部就提出在空空間建設(shè)太陽(yáng)陽(yáng)能發(fā)電站設(shè)設(shè)想，準(zhǔn)備在在同步軌道上上放一個(gè)長(zhǎng)１１０公里、寬寬５公里的