信息材料與器件

太陽能光伏利用1組員：徐永順、王亞萍、王玥、鄭小娟、徐星目錄2太陽能電動車可為移動設(shè)備充電的太陽能鑰匙扣電源太陽能路燈光伏發(fā)電站3n型摻雜：摻雜原子的價電子數(shù)比替代原子的多，從而使得半導體具

有多余的電子而顯負電；P型摻雜：摻雜原子的價電子數(shù)比替代原子的少，從而使得半導體具

有多余的空穴而顯正電；§1、半導體PN結(jié)4通常把PN結(jié)附近這些電離施主和電離受主所帶的電荷成為空間電荷，它們所存在的區(qū)域成為空間電荷區(qū)。空間電荷區(qū)的電荷產(chǎn)生從N到P的電場，稱為內(nèi)電場。內(nèi)電場的存在促使n區(qū)的空穴向p區(qū)漂移，p區(qū)的電子向n區(qū)漂移。因此，內(nèi)電場具有促進少子漂移，抑制多子擴散的作用，二者最終達到動態(tài)平衡，此時的PN結(jié)成為平衡PN結(jié)。5

當兩塊半導體結(jié)合形成p-n結(jié)時，按照費米能級的意義，電子將從費米能級高的n區(qū)流向費米能級低的p區(qū)，空穴則從p區(qū)流向n區(qū)，因而，EFn不斷下移，EFp不斷上移，直到二者相等。此時PN結(jié)有統(tǒng)一的費米能級EF，此時PN結(jié)處于平衡狀態(tài)。6由平衡的能帶圖可以看出，PN結(jié)的空間電荷區(qū)能帶發(fā)生彎曲，因為能帶彎曲，電子從勢能低的n區(qū)向勢能高的p區(qū)運動時必須克服這一“勢能高坡”，空穴也必須克服這一勢能高坡，這一勢能高坡成為勢壘，空間電荷區(qū)因此又被成為勢壘區(qū)，勢壘高度正好彌補n區(qū)、p區(qū)的費米能級差。因此，可得，VD與PN結(jié)兩端的摻雜濃度、溫度、材料的禁帶寬度有關(guān)。7

光生伏特效應(yīng)：用適當波長的光照射半導體PN結(jié)時，PN結(jié)吸收一定的光子后激發(fā)出光生載流子（電子—空穴對），電子空穴對在內(nèi)電場的作用下很快分離，電子與空穴分別集中n區(qū)和p區(qū),PN結(jié)兩邊的異性電荷的積累形成光生電動勢.如將PN結(jié)短路，會出現(xiàn)電流。這種由內(nèi)電場引起的光電效應(yīng)，即為光生伏特效應(yīng)。入射光照射PN結(jié)時，由本征吸收在結(jié)的兩邊產(chǎn)生電子—空穴對。在光激發(fā)下多數(shù)載流子的濃度一般改變較小，而少數(shù)載流子的濃度變化很大，因此主要研究光生少數(shù)載流子的運動。太陽能電池是利用半導體的光生伏特效應(yīng)制成的§2、太陽能電池發(fā)電原理8光伏效應(yīng)產(chǎn)生的光生電動勢的方向與內(nèi)建電場相反,因此它的一部分可與內(nèi)建電場相抵消,其余部分則可使p區(qū)帶正電,n區(qū)帶負電;,相當在p-n結(jié)兩端加正向電壓，當外電路接通時,即可產(chǎn)生電流。9太陽能電池的發(fā)電過程1、太陽光或其它光照射在太陽能電池的表面上。2、太陽能電池吸收具有一定能量的光子激發(fā)出非平衡載流子(光生載流子),即電子一空穴對,它們的壽命要足夠長,以確保它們在被分離之前不會復(fù)合。3、電子一空穴對在p一n結(jié)內(nèi)建電場的作用下被分離,電子與空穴分別集中n區(qū)和p區(qū),p一n結(jié)兩邊的異性電荷的積累形成光生電動勢。4、在太陽能電池兩側(cè)引出電極并接上負載形成電路,即在電路中獲得了光生電流。這樣,太陽能電池就完成了將太陽能(或其它光能)直接轉(zhuǎn)換為了電能，只要太陽光照持續(xù)不斷,負載上就一直有電流通過。10柵線減反膜n型摻雜層p型襯底背電極太陽光設(shè)入射光垂直p-n結(jié)面，如果結(jié)較淺，光子將進入p-n結(jié)區(qū)，甚至更深入到半導體的內(nèi)部。能量大于禁帶寬度的光子，由本征吸收在結(jié)的兩邊產(chǎn)生電子—空穴對。在光激發(fā)下多數(shù)載流子的濃度一般改變較小，而少數(shù)載流子的濃度變化很大，因此主要研究光生少數(shù)載流子的運動。11太陽能電池性能參數(shù)1開路電壓Uoc2短路電流Isc3最大輸出功率：Pm=Um*Im4填充因子：FF=Pm/Uoc*Ioc5轉(zhuǎn)換效率：η12填充因子在光電池的伏安特性曲線任一工作點上的輸出功率等于該工作點所對應(yīng)的矩形面積，其中只有一點是輸出最大功率，稱為最佳工作點，改該點的工作電壓和電流分別稱為最佳工作電壓Uop、和最佳工作電流Iop。填充因子定義為：太陽能電池的I-V特性和工作點它表示了最大輸出功率點所對應(yīng)的矩形面積在Uoc和Isc所組成的矩形面積中所占的半分比。特性好的太陽能電池就是獲得較大的功率輸出的太陽能電池，也也就是Uoc、Isc和FF乘積較大的電池。對于有合適效率的電池，該值應(yīng)在0.70~0.85范圍之內(nèi)。13太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率表示射入的太陽光能量有多少能轉(zhuǎn)化為有效的電能。即：

其中Pin是入射光的能量密度，S為太陽能電池的面積，當S是整個太陽能電池的面積時，

是實際轉(zhuǎn)換效率；當S是電池中的有效發(fā)電面積時，

叫本征轉(zhuǎn)換效率。14太陽能電池的發(fā)展

單晶硅和多晶硅兩種，大約占太陽能電池產(chǎn)品市場的89.9％。第一代太陽能電池基于硅晶片基礎(chǔ)之上，主要采用單晶體硅、多晶體硅為材料。其中，單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率最高，可達到18－20％，但生產(chǎn)成本高第一代薄膜太陽能電池，占太陽能電池產(chǎn)品市場的9.9%，第二代太陽能電池基于薄膜技術(shù)基礎(chǔ)之上，主要采用非晶硅及氧化物等為材料。效率比第一代低，最高的的轉(zhuǎn)化效率為13％，但生產(chǎn)成本最低。第二代銅銦硒（CIS）等化合物薄膜太陽能電池及薄膜Si系太陽能電池。主要處于實驗室生產(chǎn)狀態(tài)，由于其的高效率，低成本而存在潛在龐大的經(jīng)濟效應(yīng)。第三代15太陽能電池的分類按材料分類硅太陽能電池多元化合物薄膜太陽能電池有機化合物太陽能電池聚合物多層修飾電極型太陽能電池按結(jié)構(gòu)分類①同質(zhì)節(jié)太陽能電池、②異質(zhì)節(jié)太陽能電池、③肖特基太陽能電池按工作方式分類①平板太陽能電池、②聚光太陽能電池③分光太陽能電池16?轉(zhuǎn)換效率高；?制造能耗少；?制造成本低；?原材料豐富；?電池使用壽命長；?無公害。希望太陽能電池具有以下特性：17§1、硅太陽能電池（1）單晶硅太陽能電池（2）多晶硅太陽能電池（3）非晶硅太陽能電池單晶硅多晶硅非晶硅18單晶硅太陽能電池的制造工序19單晶硅電池生產(chǎn)過程單晶硅太陽能電池制造工程中電池片工程大致分為三部分：從原材料制造單晶硅棒：直拉單晶CZ法（Czochralski）和區(qū)熔單晶FZ（floatingzonemelting）法將單晶硅棒切斷，加工成半圓片狀；形成PN結(jié)，加入電極、制成電池片。單晶硅制造過程：原材料用硅砂（SiO2），先將其還原為純度為97-98%的硅，為了進一步提高其純度，將硅與鹽酸反應(yīng)，生成三氯氫硅SiHCl3，再將其還原，熱分解，可得到純度為99.99999%以上的多晶硅。再將得到的多晶硅進行溶解，做成單晶硅，其方法有直拉單晶CZ法（Czochralski）和區(qū)熔單晶FZ（floatingzonemelting）法。主要用于單晶太陽能電池的是是CZ方法制備的。CZ法是將熔融的多晶硅與單晶硅的結(jié)晶進行接觸，邊緩慢旋轉(zhuǎn)提拉，使結(jié)晶生長，最后得到長棒形狀的單晶硅棒。20作為原料的硅在地殼中豐富，對環(huán)境基本沒影響單晶制備以及pn結(jié)的制備都有成熟的集成電路工藝左保證硅的密度低，材料輕，即使是50um一下的厚度的薄板也有很好的強度。與多晶硅、非晶硅比較，轉(zhuǎn)換效率高電池工作穩(wěn)定，已實際用于人造衛(wèi)星等方面，并且可以保證20年以上的工作壽命。單晶硅太陽能電池的特點：21

22多晶硅太陽能電池單晶硅：空間有序周期性排列，長程有序。這種有序性有利于太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的提高。多晶硅：由許多單晶顆粒（各顆粒直徑為數(shù)微米至數(shù)毫米）的集合體。各個單晶顆粒大小、晶體取向各不相同。23多晶硅與單晶硅材料的差別主要是多晶硅內(nèi)存在許多晶粒間界。這給多晶硅太陽能電池帶來以下三方面影響：晶粒間界處存在勢壘，阻斷載流子的通過晶粒間界作為一種晶體缺陷，起著有效復(fù)合中心的作用在形成pn結(jié)的工藝過程中，摻雜的原子會沿著晶粒間界向下?lián)駜?yōu)擴散，形成導電分流路徑，增大漏電流。24為盡力減小晶粒間界的影響，使多晶硅太陽能電池具有合適的光電轉(zhuǎn)換性能，對多晶硅片有如下要求：1、材料中絕大多數(shù)晶粒必須是柱狀，以便光生載流子朝上、下方向運輸與積累2、粒徑橫向尺寸越大越好，至少應(yīng)大于少子擴散長度。一般希望該尺寸大于幾個毫米

25多晶硅太陽能電池制備過程多晶硅太陽能電池的制造工序（澆鑄法和帶狀法）26非晶硅太陽能電池單晶硅、多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已超過20%，這些高效率太陽能電池在空間技術(shù)中發(fā)揮了巨大的作用，但地面應(yīng)用受價格影響而受到限制。太陽能電力如果要與傳統(tǒng)電力競爭，價格要不斷降低，單晶硅與多晶硅很難，只有非晶硅太陽能電池最有希望。從其誕生起，地位不斷上升，全世界一電力換算計太陽能電池總生產(chǎn)量的約有1/3是非晶硅系太陽能電池，在民用方面其幾乎占據(jù)了全部份額。2728CNR模型示意圖任一原子周圍仍有四個原子與其鍵合，只是鍵角和鍵長發(fā)生了變化，因此較大范圍內(nèi)，非晶硅不存在原子的周期性排列。29非晶材料中含有大量懸掛鍵，因而有很高的缺陷態(tài)密度，它們提供了電子和空穴復(fù)合的場所，所以，一般說，非晶硅是不適合做電子器件的。30非晶硅室溫電導率隨摻雜濃度的變化1975年，研究人員通過輝光放電技術(shù)分解硅烷，得到的非晶硅薄膜中有一定量的氫，使得許多懸掛鍵被氫話，大大降低了材料的缺陷態(tài)密度，并且成功實現(xiàn)了對非晶硅材料的P型和N型摻雜31非晶硅太陽能電池的優(yōu)點某些半導體材料的光吸收系數(shù)

特別是在0.3~0.7um的可見光波段，比單晶硅要高出一個數(shù)量級。因而比單晶硅對太陽輻射的吸收效率要高40倍左右，用很薄的非晶硅（約1um）就能吸收90%有用的太陽能。非晶硅最重要特點，低價格主要因素。1、具有較高的光吸收系數(shù)322、非晶硅的禁帶寬度比單晶硅大，隨制備條件的不同約在1.5~2.0eV的范圍內(nèi)變化，這樣制備的太陽能電池的開路電壓高2、工藝和設(shè)備簡單，淀積溫度低，時間短，適合大批生產(chǎn)4、不要求周期性原子排列，可以不考慮制備晶體所必須考慮的材料與襯底間的晶格失配問題。因而它幾乎可以淀積在任何襯底上，包括廉價玻璃襯底，并且易于實現(xiàn)大面積化。33三種硅基太陽能電池的性能比較概況存在的問題解決方法制備方法優(yōu)勢劣勢轉(zhuǎn)換效率單晶硅太陽能電池①以高純的單晶硅棒為原料②建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的熱加工處理工藝基礎(chǔ)上成本高前面工藝部分轉(zhuǎn)化效率最高、技術(shù)最成熟硅消耗量大、成本高、工藝復(fù)雜16％—20％多晶硅太陽能電池①采用的硅為a-Si。②基本結(jié)構(gòu)是pin結(jié)。摻硼形成p區(qū)，摻磷形成n區(qū)，i為非雜質(zhì)或輕摻雜的本征層光學帶隙窄制備疊層太陽能電池反應(yīng)濺射法、PECVD法、LPCVD法。轉(zhuǎn)化效率較高生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)工藝受限制14％—16％非晶硅薄膜太陽能電池將多晶硅薄膜生長在低成本的襯底材料上，用相對薄的晶體硅層作為太陽電池的激活層。非硅襯底上很難形成較大的晶粒，容易在晶粒間形成空隙先用LPCVD在襯底上沉熾一層較薄的非晶硅層，再將這層非晶硅層退火，得到較大的晶粒，然后再在這層籽晶上沉積厚的多晶硅薄膜LPCVD、PECVD、LPPE、濺射沉積法成本低、可大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率低、光致衰退效率9％—13％34

(1)CIS/CIGS薄膜太陽能電池

CIS（銅-銦-硒）太陽能電池CIGS銅銦鎵硒太陽能電池

價格低廉、性能良好和工藝簡單；銦和硒都是比較稀有的元素

(2)CdTe太陽能電池(碲化鎘)：鎘有劇毒，會對環(huán)境造成嚴重的污染

(3)GaAs太陽能電池：砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強，對熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及?！?、多元化合物薄膜太陽能電池35§3、有機化合物薄膜太陽能電池有機太陽能電池以有光敏性質(zhì)的有機物作為半導體材料，以光伏效應(yīng)而產(chǎn)生電壓形成電流。有機太陽能電池按照半導體的材料可以分為單質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、pn異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)和染料敏化納米晶結(jié)構(gòu)。36工作原理：染料分子吸收太陽光能躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，電子快速注入到緊鄰的TiO2導帶，染料中失去的電子則很快從電解質(zhì)中得到補償，進入TiO2導帶中的電于最終進入導電膜，然后通過外回路產(chǎn)生光電流。37以有機聚合物代替無機材料是剛剛開始的一個太陽能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好，制作容易，材料來源廣泛，成本低等優(yōu)勢，從而對大規(guī)模利用太陽能，提供廉價電能具有重要意義。能否發(fā)展為具有實用意義的產(chǎn)品，還有待于進一步研究探索?！?、聚合物多層修飾電極型太陽能電池38發(fā)展現(xiàn)狀及前景1、硅基太陽能電池：單晶硅生產(chǎn)成本高,故難于推廣應(yīng)用；與單晶硅相比,多晶硅材料的價格較低廉,但轉(zhuǎn)換效率較低；HIT太陽能電池是由單晶硅和非晶硅(a-Si)進行疊層得到的新型太陽能電池,

既有晶體硅電池的高效率、高穩(wěn)定的優(yōu)勢,又發(fā)揮了氫化非晶硅a-

Si∶H薄膜材料性能特點,成為太陽能電池領(lǐng)域的研究熱點。2、化合物半導體太陽能電池具有高效率、高壽命等優(yōu)點，但極高的價格使其很難作為地面電力使用,而由III-Ⅴ族化合物構(gòu)成的多結(jié)結(jié)構(gòu)太陽能電池和聚光型太陽能電池卻很引人注目。3、染料敏化太陽能電池(DSSC)即為濕式太陽能電池,轉(zhuǎn)換效率低、電解質(zhì)溶液復(fù)雜、穩(wěn)定性差而制約了應(yīng)用,但其成本很低。4、未來將會出現(xiàn)多種多樣的太陽能電池,如C60和碳納米管/有機材料基電池、純有機太陽能電池、新型多層太陽能電池、有機薄膜太陽能電池、有機小分子太陽能電池和塑料太陽能電池等。39據(jù)物理學家組織網(wǎng)9月24日報道，德國弗朗霍夫太陽能系統(tǒng)研究所、法國聚光光伏制造商Soitec公司、德國柏林亥姆霍茲研究中心攜手宣布，他們制造出一款在太陽光濃度為297下光電轉(zhuǎn)化效率高達44.7%的四結(jié)光伏電池，創(chuàng)造了新的世界紀錄。這些太陽能電池主要用于聚光光伏設(shè)備中，聚光光伏技術(shù)（CPV）是指將匯聚后的太陽光通過高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。利用光學元件將太陽光匯聚后再進行發(fā)電的聚光太陽能技術(shù)，被認為是太陽能發(fā)電未來發(fā)展趨勢的第三代技術(shù)。最新研制出的四結(jié)太陽能電池中的單個電池由不同的III-V族（元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb等）半導體材料制成，這些結(jié)點逐層堆積，單個子電池能吸收太陽光光譜中不同波長的光。40影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率因素及其解決方案(1)不是所有的光都能在PN結(jié)附近被吸收和轉(zhuǎn)換。只有入射光波的能量大于或等于半導體材料的禁帶寬度，才能產(chǎn)生電子-空穴對。不能產(chǎn)生電子空穴對的光,轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?這樣,便有大約25%的光能無法轉(zhuǎn)換為電能。（2）光生電流的光學損失：反射損失、刪指電極遮光損失C、透射損失(3)能產(chǎn)生電子一空穴對的光子,光子能量的大小就不再起作用。一個光子只能產(chǎn)生一個電子一空穴對,剩余的的能量也轉(zhuǎn)換熱量。如此,太陽能中又有約30%的部分沒有被利用。(4)在PN結(jié)附近產(chǎn)生的電子一空穴對很有可能由于相互迅速復(fù)合而將能量損失。(5)晶體中的雜質(zhì)與晶體結(jié)構(gòu)中的缺陷致使有一定百分比的電子一空穴對會復(fù)合,從而造成電流損失。(1)和(2)這兩種損失是自然規(guī)律，兩種損失是無法避免的。41影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的因素及其解決方案42不是所有的光都能在PN結(jié)附近被吸收和轉(zhuǎn)換。只有入射光波的能量大于或等于半導體材料的禁帶寬度，才能產(chǎn)生電子-空穴對。不能產(chǎn)生電子空穴對的光,轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?這樣,便有大約25%的光能無法轉(zhuǎn)換為電能。太陽光是混合光，包含很寬的光譜范圍(0.25一2.5um),即從紅外線經(jīng)過各種可見光直到紫外線,其波長逐漸減小，能量逐漸增大。不管哪一種材料制造的太陽能電池的都不能將全部的太陽能轉(zhuǎn)換為電能。(1)太陽光為混合光，而PN結(jié)能吸收的光譜范圍較單一43

GaAs太陽能電池更多的是采用多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，并利用不同帶隙的材料形成疊層電池。

多結(jié)疊層太陽能電池光譜吸收原理44反射損失：從空氣（或真空）垂直入射到半導體材料光的反射（30%）刪指電極遮光損失C：柵指電極遮光面積在太陽能總面積中所占的百分比4%~15%透射損失：如果電池不夠厚，某些能量合適能被吸收的光子從電池背面穿出PN結(jié)硅太陽電池的截面圖（2）光生電流的光學損失：45減少表面光學反射的技術(shù)第一類：減反膜：硅太陽能電池常用的單層減反膜有SiO2、Ta2O5、Nb2O5、TiOx等；雙層的有Ta2O5、TiO2第二類：在（100）硅片的進光面上，采用各向異性化學腐蝕，制得特殊表面結(jié)構(gòu)：如絨面、微槽面等（a）絨面結(jié)構(gòu)（b）V型微槽結(jié)構(gòu)（c）二次射入原理46背面反射鏡技術(shù)BSR構(gòu)造效果背面反射鏡技術(shù)（BackSurfaceReflector）是在n+P太陽能電池的里面用鋁等金屬做成鏡面反射，這樣使長波長的光便不會透射出電池。47太陽能熱水─廢熱利用IBM研發(fā)高聚光太陽能電池暨熱水系統(tǒng)太陽能電池與太陽能熱水裝置結(jié)合，一邊發(fā)電一邊省電。

一般聚光式太陽能是用陽光的熱來煮水產(chǎn)生蒸汽發(fā)電，但亦有聚光式太陽能電池發(fā)電(CPV)，利用各種反射鏡把光聚焦在小范圍內(nèi)的太陽能電池上，仍然是利用光電效應(yīng)發(fā)電，好處是如此一來太陽能電池的面積較小，可節(jié)省成本。

IBM用一個碟形反射鏡陣列聚光后，讓陽光強度增加2000倍，照射在轉(zhuǎn)換效率30%的三接面(triple-junction)太陽能電池上，但50%的光能仍然會成為廢熱，這些熱能由一個密密麻麻的細小水管網(wǎng)絡(luò)接收，帶走廢熱，維持太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，同時產(chǎn)生攝氏90度的熱水。48(3)在PN結(jié)附近產(chǎn)生的電子一空穴對迅速復(fù)合非晶硅太陽能電池采用p-i-n結(jié)構(gòu)，而不是單晶的p-n。頂層的重摻雜層的厚度很薄，幾乎半透明，可以使入射光最大限度的進入未摻雜層并產(chǎn)生自由的光生電子和空穴。而較高的內(nèi)電場也基本從這里展開，使光生載流子產(chǎn)生后立即被掃向n+側(cè)和p+側(cè)。49（4）太陽角度的變化50太陽能電池板自動追蹤系統(tǒng)51精度要求：<0.5°聚光太陽能電池用高精度追蹤器52光伏系統(tǒng)光伏系統(tǒng)：能直接發(fā)電使用的太陽能電池的應(yīng)用產(chǎn)品就叫光伏系統(tǒng)。太陽能電池片封裝成太陽能電池組件后,仍然不能直接用來發(fā)電,因為太陽能電池有著自身的一些特點:在光線良好的白天發(fā)電多,陰天發(fā)電少,夜晚或無光照時不發(fā)電,因此需要把白天產(chǎn)生的電能儲存下來,而在不發(fā)電的時候?qū)㈦娔茚尫懦鰜?這樣又可能需要控制器或其它輔助設(shè)備.光伏系統(tǒng)需包括以下幾部分:光伏組件方陣、蓄電池、控制器、逆變器等。光伏系統(tǒng)的應(yīng)用具有多種形式,一般將光伏系統(tǒng)分為獨立系統(tǒng)、并網(wǎng)系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。

53光伏系統(tǒng)各部分的作用(1)光伏組件方陣:由光伏組件按照系統(tǒng)需求串\并聯(lián)而成,在光照時將太陽能轉(zhuǎn)換成電能,是光伏系統(tǒng)的核心部件.(2)蓄電池:當光伏組件產(chǎn)生的電能大于負載所需電能時,將光伏組件產(chǎn)生的電能儲存起來;當在光照不足或夜晚時,或是負載所需電能大于光伏組件所發(fā)的電量時,將儲存的電能釋放以滿足負載的電量需求,是光伏系統(tǒng)的儲能部件。目前光伏系統(tǒng)常用的是鉛酸蓄電池。(3)控制器:對蓄電池的充\放電條件加以規(guī)定和控制,并按照負載的電量需求控制光伏組件和蓄電池對負載的電能輸出,是光伏系統(tǒng)的核心控制部件.(4)逆變器:如果需要對交流負載供電,那么就要使用逆變器將太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電或者蓄電池釋放的直流電轉(zhuǎn)化為負載所需的交流電.54獨立系統(tǒng)

獨立系統(tǒng)因為沒有并網(wǎng),一般都需要有蓄電池,在零負載或低負載時,光伏組件的過剩電能為蓄電池充電,而在無光照或弱光照時,蓄電池放電以供應(yīng)負載。充電控制器能對充/放過程進行管理以保證蓄電池的長壽命。在必需的時候,也要用逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。應(yīng)用：遠離電網(wǎng)的偏僻地帶或經(jīng)常無人問津的特殊用電點,如山區(qū)、燈塔、航標等.55并網(wǎng)系統(tǒng)特點：不采用蓄電池作為電能儲存設(shè)備,而是將光伏組件所發(fā)的電力接入了公共電網(wǎng)。即光伏組件產(chǎn)生的電力除了供給交流負載外,多余的部分輸送給電網(wǎng);而光伏組件不產(chǎn)生電力或者其電力不足以供給負載時,則由公共電網(wǎng)為負載供電。應(yīng)用:私家房、工業(yè)廠房的屋頂56混合系統(tǒng)

在混合系統(tǒng)中,除了使用太陽能電池組件陣列外,還使用了其它發(fā)電設(shè)備作為備用電源。其普遍的備用電源為風力發(fā)電機或柴油發(fā)電機。風光混合系統(tǒng)更多用在北緯地區(qū),夏天陽光充足,由太陽能電池組件供電,冬季光照減弱而風力充足,則由風力渦輪機供電.在這種系統(tǒng)中,兩個控制器分別控制太陽能電池組件和風力發(fā)電機的系統(tǒng)。在風能潛力很大的海岸或丘陵地區(qū),風光混合系統(tǒng)也得到了較多的應(yīng)用。為減小對天氣的依賴性，我國新疆、云南建設(shè)的很多鄉(xiāng)村光伏電站就是采用光柴混合系統(tǒng)。57太陽能建筑-德國(別墅）國內(nèi)外太陽利用的典型案例58中-荷合作太陽能建筑—綜合解決方案TheSolarInternationalCommunicationCenter太陽能國際交流中心國內(nèi)外太陽利用的典型案例59中德合作太陽能建筑——建筑技術(shù)與建筑藝術(shù)的結(jié)合集熱管鑲嵌在波浪型的屋頂飄板上遮陽功能的太陽能電池板可旋轉(zhuǎn)的太陽能電池板60上海世博會中華館中國館的60.6米觀景平臺四周挑檐的中央部位采用雙面透光中空雙玻單晶硅組件，每邊88塊，共352塊，鋪設(shè)面積約1000平方米，使太陽電池組件成為整體建筑中不可分割的建筑構(gòu)件和建筑材料。61上海世博會主題館主題館將主要反映當今世界快速城市化和城市人口加速增長背景下的地球、城市、人三者之間的關(guān)聯(lián)和互動。該建筑291米×220米的巨大屋面為太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了天然的場址條件。工程采用光伏建筑一體化設(shè)計，結(jié)合菱形屋面造型結(jié)構(gòu)，建設(shè)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，將重點展示太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)?；瘧?yīng)用和建筑一體化的設(shè)計理念。62最近應(yīng)用實例：索尼商務(wù)解決方案公司（SonyBusinessSolutionsCorporation）9月11日宣布，與埼玉縣埼玉市簽訂了暫定合同，將在小學、初中及高中設(shè)置太陽能發(fā)電系統(tǒng)及蓄電系統(tǒng)。將設(shè)置的系統(tǒng)由日本十和田太陽能公司（TowadaSolarCo.，Ltd）制造、最大輸出功率為250瓦的太陽能電池模塊，和索尼制造的正極使用磷酸鐵鋰的鋰離子充電電池等構(gòu)成。每所學校將設(shè)置21千瓦的太陽能電池和15.6千瓦時的蓄電池。平時會將所發(fā)電力用于學校設(shè)施，或進行蓄電，同時銷售剩余電力。發(fā)生災(zāi)害時，會將所蓄積的電力供應(yīng)給個人電腦及照明裝置，或者用于手機充電等用途。另外，采用的系統(tǒng)還可在因災(zāi)害而停電時，利用蓄電池電力，自動重新啟動太陽能發(fā)電系統(tǒng)等部分應(yīng)索尼商務(wù)解決方案公司（SonyBusinessSolutionsCorporation）9月11日宣布，與埼玉縣埼玉市簽訂了暫定合同，將在小學、初中及高中設(shè)置太陽能發(fā)電系統(tǒng)及蓄電系統(tǒng)。632013-10-2814:08:23OFweek太陽能光伏網(wǎng)訊：國內(nèi)目前最大規(guī)模的水光互補光伏電站——青海龍羊峽水光互補32萬千瓦并網(wǎng)光伏電站于10月底實現(xiàn)首批12萬千瓦并網(wǎng)發(fā)電，預(yù)計年內(nèi)可全部建成投運。用40塊太陽能電池板取代家家戶戶屋頂安裝的彩鋼棚，既能遮陽防水，還能靠太陽能發(fā)電獲利。在北碚區(qū)施家梁鎮(zhèn)施家村村民田和平家，這樣的變化讓周邊的村民羨慕不已。田和平家住北碚區(qū)施家梁鎮(zhèn)施家村，他家屋頂?shù)墓夥l(fā)電站共由40塊太陽能電池板組成，每一塊都有專用的線路連接，然后匯集到屋內(nèi)的匯流箱和逆變器中，最終將光伏板接收太陽能所產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為居民家庭中使用的交流電?！拔覀冞@個光伏發(fā)電，像今天天色好的話，平均每天發(fā)30度電，每個月要發(fā)1000多度電，我們家只能用300多度，其余的600多度電，都屬于我們的效益?！?4創(chuàng)意太陽能設(shè)計1.沙漠發(fā)電廠652.遮陽供電棚這些遮擋太陽光的物體不僅可以為學生提供陰涼，而且還能為他們的學校供能。此外，人們每天還可以通過手動改變它們的方向，以便讓它們?yōu)閷W生提供最多陰涼，并產(chǎn)生最多能量。663.太陽能氣球這種簡單設(shè)計非常有效地解決了太陽能收集問題。它對環(huán)境沒有任何危害，而且是用最少的材料收集太陽能。它不占用空間，也不需用大量時間進行運輸，可以被安裝在任何地方。

674.能源獨立社區(qū)加拿大建設(shè)了一個集體利用太陽能的社區(qū)，不僅省錢，而且省時。電路經(jīng)過中心樞紐，便于更加有效地儲電和分配電能，從而使各種費用變得更低。

685.太陽能弧形建筑有人稱它是諾亞方舟，有人稱它是一個巨大的訂書機。這座建筑物的設(shè)計理念始終不脫離循環(huán)再生能源和替代能源。696.混合動力車它由太陽能、風能和電能提供動力，是一種低功耗、無排放車輛。它每時每刻都在儲存和積累能量，即使在不用的時候也不例外，而且它在不同的天氣狀況下都能收集能量。

707.太陽能渡輪這種光滑、雅致、精美的混合動力交通工具由太陽能和風能提供動力，該渡船具有創(chuàng)新性的一點是，它的鰭狀物可以自動改變方向，這樣它不僅能最大限度地收集陽光，而且還能最有效的利用風能。

718.歐洲太陽能電站歐洲的第一座商業(yè)性太陽能電站非常壯觀，與周圍單調(diào)乏味的景象象比，它看起來就像一座外星物體。它獲得的熱能，給穿過這座建筑物的水管加溫。729、太陽能發(fā)電衛(wèi)星據(jù)英國《每日郵報》4月12日報道，美國國家航空航天局（NASA）一直設(shè)想利用太空衛(wèi)星收集太陽能，然后將光束傳送回地球接收站轉(zhuǎn)化成電能，供用戶使用。據(jù)悉，這種名為SPS-ALPHA的太陽能發(fā)電衛(wèi)星外形酷似一只巨大的雞尾酒杯，由數(shù)千個可以轉(zhuǎn)動的薄曲面鏡和可將太陽能轉(zhuǎn)化成微波的太陽能板組成。之后，這些微波將從“雞尾酒杯”的底部傳送回地球。73

收集太空中的太陽能源進行發(fā)電具有諸多顯著優(yōu)勢，但由于涉及的成本和技術(shù)挑戰(zhàn)，長期以來一直停留在科幻小說階段，但在上個月，曾任職于美國宇航局的科學家約翰·曼金斯（JohnMankins）提出了一種創(chuàng)新管理解決方案，有可能將太陽能衛(wèi)星發(fā)電研究進入新進程。曼金斯的解決方案可理解為將通過衛(wèi)星裝置表面的特制太陽能薄膜收集太陽能，薄膜固定在衛(wèi)星表面的曲面鏡陣列上，鏡子將陽光傳送到衛(wèi)