太阳能光伏发电与应用前景

太阳能光伏发电与应用前景

摘要：太阳辐射能实际上是地球上最主要的能量源泉。自然界中的燃料能、风能、水能等皆来源于太阳能。太阳辐射能与常规能源及核能相比有广泛性、清洁性、分散性、间歇性、地区性、永久性的特点。因此，太阳能是未来新能源体系中极其重要的战略能源，也得到了世界各国的强烈重视。太阳能既是一次能源，又是可再生能源，可发直接转化利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术。

［关键词］：太阳能光伏发电太阳能电池六三策略

目录

第1 章绪论 (1)

1．1 太阳能的利用途径 (1)

1．2 太阳能的发展史 (1)

1．3 太阳能的特点 (5)

1．4 太阳能电池 (6)

1．5 太阳能电池的应用领域 (7)

第2 章太阳能电池的工作原理 (9)

2．1 半导体原理 (9)

2．2 光生伏特效应 (16)

第3 章太阳能电池材料与工艺 (20)

3．1 太阳电池材料 (20)

3．2 太阳电池工艺 (23)

3．3 太阳电池组件 (26)

3．4 太阳电池发电系统 (29)

第4 章太阳能的应用 (37)

4．1 太阳能热水器 (37)

4．2 太阳能与建筑一体化 (39)

4．3 太阳能干燥 (41)

第5 章总结与展望 (43)

参考文献 (45)

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绪论

第 1 章绪论

太阳对人类的重要影响可以追溯到人类历史的起源。这是人类发展史中的一个普通的和重要的阶段。美洲的阿药持克人和更早的人，祟拜过太阳；大洋洲人，欧洲掐洛伊人，中国人和古代埃及人都崇拜过太阳；事实上，所有伟大的早期农业文化，都经历了不同形式对太阳的崇拜。当人类开始利用土地，并受益于太阳时，就开始祟拜太阳了。如今人们开始重视太阳对人类的影响并利用其以改善我们的生存环境。

1．1 太阳能的利用途径

太阳辐射能实际上是地球上最主要的能量源泉。自然界中的燃料能、风能、水能等皆来源于太阳能。人类直接利用太阳能、已有上千年的历史。而利用的主要途径主要有以下几种：

(1)光热转换它是靠吸收太阳辐射的光能直接转换为热能的。这种途径虽然古老，但发展的最成熟、普及性最广、工业化程度很高。光热转换提供的热能一般温度都较低，小于或等于100℃。较高一些的也只有几百摄氏度。显然，它的能源品位较低，适合于直接利用。

(2)光电转换将太阳辐射的光能根据“光电转换”原理把光能变成电能再加以利用，常称“光伏转换”。这是近几十年才发明和发展起来的。由于电能的位品相当高，所以它的应用领域最宽、范围最广、工业化程度最高、发展最快且前景十分乐观。

(3)光化学转换通过光化学作用转换成电能或制氢。它也是利用太阳能的一个途径。二三十年前有不少人对此作了许多研究。近来报道不多。目前仍处于研究、开发阶段。

(4)光生物转换通过光合作用收集与储存太阳能。近来在这方面的研究有所增加，人们期盼出现突破性的进展。

1．2 太阳能的发展史

人类主动利用太阳的历史大致可分为四个阶段：

(1)雏幼阶段(~1920) 这一阶段，太阳能利用表现为在某些特殊场合、特定条件下作为动力装置的应用。如：可追溯到公元前11世纪，距今3000多年前，我们祖先发明了“阳隧取火”技术。所谓阳燧就是一种金屑的凹面镜，它能汇聚阳光燃艾绒之类而取得火种。

成都电子机械高等专科学校电子与电气工程系毕业设计论文公元前 1 世纪，埃及的亚历山大城利用太阳能将空气加热膨胀而把水由尼罗河抽到较高处，供农地灌溉用。1700 年，意大利人利用太阳热能熔解钻石。智利的拉斯萨利纳斯地区，水的含盐量高达14％，若用蒸气锅炉谈化水则成本很高，这样要大量供给动物和人的饮用泼水便成了问题。1872 年，智利政府在离海岩约110 km 的内陆地区建造了世界上第一个最大的太阳能蒸馏系统；占地面积约4738m2的太阳能蒸馏厂，把咸水变成谈水供给硝石矿用。该厂生产淡水可达27t／d。

1882 年8 月 6 日，A．皮佛雷在法国巴黎的马温尼印刷所用3．5m 直径的一面镜子反射阳光，使一台小型垂直蒸气机运转。虽然当天天空上有些云，但为节日特地编辑的太阳杂志，按平均500 本/h的速度印，在下午l时至5时就印完了。

1902—1908 年，H．E·威尔西和约翰‘博伊尔在美国加利福尼亚的圣路易斯和尼翘尔斯造了 4 台太阳能蒸汽机。其中一台4．5kw 和一台15kw 的蒸汽机是靠水和二氧化疏驱动的。

1913 年，在埃及开罗以南建成由5 个抛物槽组成的太阳朗水泵、每个长62．5m，宽4m ．总采光面积达1250m2，输出功率75kW，第一次世界大战后，因燃料便宜而末再使用。

(2) 发育阶段(1920 一1973) 这一阶段，太阳能的利用途径、材料和理论研究都得到了发展并且已渗透到了诸多项域。其产品的工业化、市场化有了一定的进展。如：1920 年，美国加州开始大量使用太阳能热水韶

1938 年，世界第一座实验用太阳屋完成。

1940 年．太阳电池作为日照计使用。

1949年，在法国建造完成可产生3500 C高温的太阳炉。1954年，由美国贝尔

研究所的Chapin和Pearson 试制成功了效率为6％的实用型硅太阳电池，为太阳能

光伏发电大规模应用奠定了基础。

同年，世界各国开始重视太阳能利用，成立了应用太阳能协会(AASE)，每年开

一次会议。1955 年，俄国人V．B．Baum 完成第一部太阳能吸收式冷冻机，一天可

制冰约285kg。

全世界第一次太阳能应用研讨会1955 年在美国亚利桑那州召开，共37个因家的3 万人参加。

1957 年，前苏联第—颗人造卫星Spurmk，利用太阳电池作卫星电源。

1958 年，美国发射的“先锋1 号”人九地球卫星是以太阳电池做通信电源。为了防止因宇宙射线的影响而降低电池的发电能力，人们开始了深入的研究。可以说，宇