(总)光伏应用技术

负极 N型半导体 P型半导体 正极 电流
负荷
1.2 太阳能发电发展历程
年代 1800 1876 1904 1940 1954 1955 1956 1958 1972 1974 1976 1984 1985 1991 1992 1994 2003 发现光伏效应 硒的光伏效应研究 Cu、Cu2O 对光的敏感性研究 PN 结理论的研究 单晶硅太阳能电池发明（美国贝尔实验室） CdS太阳能电池发明 GaAs太阳能电池发明 在先驱者1号通信卫星上应用太阳能电池 美国制订新能源开发计划 日本制订太阳能发电发展的“阳光计划” 非晶硅太阳能电池的发明 美国 7MW 太阳能发电站建成 日本 1MW 太阳能发电站建成 制定再生新能源发电与公共电力网并网法规（德国） 制定逆潮流供电与公共网并网法规（日本） 住宅用太阳光发电系统技术规程（日本） RPS法（新能源法案）（日本） 成就
BP Solar（英国）
Mitsubishi Electric（日本） Q-Cells（德国） Shell Solar（荷兰）壳牌
3（3）
4（6） 4（9） 6（4）
84.9
75.0 75.0 72.0
6.8
光伏应用技术
光伏应用技术
• • • • • • • 第 1章 第 2章 第 3章 第 4章 第 5章 第 6章 第 7章 光伏发电概述 太阳能电池原理与特性 太阳能电池的种类及其特点 太阳能发电系统的结构 光伏系统的控制 光伏发电系统设计 太阳能光伏发电系统的应用
前言
人类当前使用的能源主要来自煤炭、石油等多年储藏在地下的石 化能源，按照目前的开发速度，几十年或许几百年后，地球所存储 的这些能源就将枯竭。节约能源和开发可再生能源已经成为当务之 急。 在可再生能源中，水能已经得到了广泛的利用，且水能资源终究 是有限的；太阳能和风能则是取之不尽，用之不竭的清洁能源。
除了资源枯竭问题，在石化燃料的使用过程中，环境问题不容忽视，如气候变 暖、酸雨等问题。
1997年第三届控制排放物的京都国际环保会议成员国研究 2002－2012 年10 年间排放量需逐年减少6％（与1990年相比）。若要做到这些，除了改善现有常 规发电设备的排放条件以外，重要的是开发新能源，如太阳能发电和风能发电。
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太阳能的应用主要有两种形式：一是把太阳能转换为热能，二是 把太阳能转换为电能。后者称为太阳能光伏发电技术，简称PV技术。
第1章 光伏发电概述
• 1.1 • 1.2 • 1.3 • 1.4 太阳能电池和太阳能发电 太阳能发电发展历程 太阳能发电的过去、现在和未来 国内外光伏发电的现状与趋势
第1章 光伏发电概述
太阳能的缺点是能量密度低、容易受气象条件的影响，不具备蓄 电功能等。此外，虽然太阳能本身对环境无污染，但也应该看到， 太阳能电池、电力电子变换装置的制造和使用过程中仍会产生环境 污染，应考虑综合效益。
一、太阳能与环保
二、太阳能转换电能的基本原理
太阳能电池，完成将太阳能转换为电能的任务。太阳能电池主要由半导体硅制成，在半 导体上有光线照射时，吸收光能激发出电子和空穴，在半导体中产生电压（流），称为 “光生伏特效应 ”或简称“光伏效应” （Photovoltaic effect） 。 以硅晶体做成的半导体，掺有磷杂质的硅晶体中自由电子是多数载流子，称为N型半导 体；掺有硼杂质的硅晶体中空穴是多数载流子，称为 P 型半导体。若将P型半导体与 N 型 半导体结合，形成 PN 结。 太阳能电池利用了 PN 结的光伏效应。当有光照射太阳能电池时，则激发电子自由运动 流向 N 型半导体，正电荷集结于 P 型半导体，从而产生电位势。若外接负荷，则有电流 流动。 太阳光
2、太阳能的特点 太阳能的热能和光能利用是两个重要的应用领域。太阳能具有如 下优点： ①储量巨大； ②不会枯竭； ③清洁能源； ④不受地域限制。
到达地球的太阳能，在大气圈外为1.38kW/m2，其中30％向宇宙 反射，其余的70％到达地球。太阳的寿命可达几十亿年。太阳能不 会产生CO2等有害物质，是一种清洁能源。
1.3 太阳能发电的过去、现在和未来
一、20世纪70年代：开发初期 太阳能电池发电技术开发初期的20世纪70年代，太阳能电池的价格昂贵（1500美元/ 瓦），只能用于人造卫星、差转电台、海岛灯塔等场所。 二、20世纪80年代－20世纪90年代：小容量太阳能电池的广泛应用
太阳能电池主要应用在手表、计数器、照明（路灯、庭院灯）、交通标志和防灾电源上。 虽然太阳能电池的价格不断降低，但仍然比较贵，还不能应用于民用电器。 三、太阳能发电的高速发展和大容量应用阶段 随着世界各国制订光伏发展计划、大量研究经费的投入、财政补贴、免税等优惠政策鼓 励下，20多年来，太阳能光伏发电技术得到了迅猛发展。太阳能电池价格已降低至5－6 美元/瓦，大容量的应用成为可能。 比较典型的太阳能发电系统如西藏双湖25KW光伏电站、丽江光伏电站。 将太阳能电池板作为屋顶或贴于朝南的墙面上，使建筑与太阳能发电一体化，为大楼的 照明、空调、电梯供电，并与市电并网。 四、太阳能发电系统的未来：建在太空的超级太阳能发电站
在太空建立巨大的太阳能发电站，把产生的电力变换成微波后传输到地面。
1.4 国内外光伏发电的现状与趋势
国际上在光伏领域具有领先地位的国家主要有日本、德国、美国、澳大利亚等。 世界十大太阳能电池生产厂2004年排名与产量
生产厂 Sharp（日本）夏普 Kyocera（日本）京瓷 排名 1（1） 2（2） 产量（MW） 324.0 105.0 比例（％） 25.8 8.3
1.1 太阳能电池和太阳能发电
一、太阳能与环保
1、3E 的概念 经济、资源、环保是困扰现代社会发展的三大问题，简称 3E（Economy Environment Energy）。随着工业化的推进和人口的增长，资源的消耗量越来 越多，从而可以预见若干年后会出现资源危机。 据2001年相关数据，各种资源可开采的年数为： 石油 39 年；天然气 57 年；煤炭 223 年；铀 67 年。