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光伏发电工程

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光伏发电
 
光伏发 电是根据光生伏特效应原理,利用太 阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是 独立使用还是并网发电,光伏发 电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器 和逆变器三大部分组成,它们主 要由电子元器件构成,不涉及机械部件。
 
光伏发 电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技 术的关键元件是太阳能电池。太阳能 电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合 上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
 
 
光伏发 电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器 和逆变器三大部分组成,主要部 件由电子元器件构成。太阳能 电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合 上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
 
折叠
 
光伏发 电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时,它的能 量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸 收的能量足够大,能克服 金属内部引力做功,离开金 属表面逃逸出来,成为光电子。硅原子有4个外层电子,如果在纯硅中掺入有5个外层 电子的原子如磷原子,就成为N型半导体;若在纯硅中掺入有3个外层 电子的原子如硼原子,形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时,接触面 就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后,空穴由P极区往N极区移动,电子由N极区向P极区移动,形成电流。
 
光电效 应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量 转化为电能量的过程;其次,是形成电压过程。
 
多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片 上掺杂和扩散微量的硼、磷等,就形光伏发电原理图
光伏发电原理图
成P-N结。然后采用丝网印刷,将精配 好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有 栅线的面涂一层防反射涂层,电池片就至此制成。电池片 排列组合成电池组件,就组成了大的电路板。一般在 组件四周包铝框,正面覆盖玻璃,反面安装电极。有了电 池组件和其他辅助设备,就可以组成发电系统。为了将 直流电转化交流电,需要安装电流转换器。发电后 可用蓄电池存储,也可输入公共电网。发电系统成本中,电池组件约占50%,电流转换器、安装费、其他辅 助部件以及其他费用占另外 50%。
 
折叠
 
折叠优点
 
太阳能 是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、******的安全性、相对的广泛性、确实的 长寿命和免维护性、资源的 充足性及潜在的经济性等优点,在长期 的能源战略中具有重要地位。
 
与常用 的火力发电系统相比,光伏发 电的优点主要体现在:
 
①无枯竭危险;
 
②安全可靠,无噪声,无污染排放外,******干净(无公害);
 
③不受资 源分布地域的限制,可利用 建筑屋面的优势;例如,无电地区,以及地形复杂地区;
 
④无需消 耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;
 
⑤能源质量高;
 
⑥使用者 从感情上容易接受;
 
⑦建设周期短,获取能 源花费的时间短。
 
折叠缺点
 
但是,太阳能 电池板的生产却具有高污染、高能耗的特点,在现有的条件下,生产国 内自己使用的电池板还说的过去,不过大 量出口等于污染中国,造福人们了,据统计,生产一块1m×1.5m的太阳 能板必须燃烧超过40公斤煤,但即使 中国没有效率的火力发电厂也能够用这些煤生产130千瓦时的电--这足够让2.2瓦的发光二极管(LED)灯泡按照每天工作12小时计算发光30年。而一块 太阳能电池板的设计寿命只有20年。
 
①照射的 能量分布密度小,即要占用巨大面积;
 
②获得的能源同四季、昼夜及 阴晴等气象条件有关。
 
③发电成本高
 
④光伏板 制造过程中不环保
 
折叠
 
折叠单晶硅
 
大规模生产转化率:19。8--21%;大多在17。5%。目前来 看再提高效率超过30%以上的 技术突破可能性较小。
 
折叠多晶硅
 
大规模生产转化第:18--18。5%;大多在16%。和单晶硅一样,因材料物理性能限制,要达到30%以上的 转化率的可能性较小。
 
折叠砷化镓
 
砷化镓 太阳能电池组的转化率比较高,约23%。但是价格昂贵,多用于 航空航天等重要地方。基本没 有规模化产业化的实用价值。
 
折叠溥膜
 
薄膜光 伏电池具有轻薄、质轻、柔性好等优势,应用范围非常广泛,尤其适 合用在光伏建筑一体化之中。如果薄 膜电池组件效率与晶硅电池相差无几,其性价 比将是无可比拟的。在柔性 衬底上制备的薄膜电池,具有可卷曲折叠、不拍摔碰、重量轻、弱光性能好等优势,将来的 应用前景将会更加广阔。
 
目前非 晶硅薄膜转化率9%左右。非晶硅 的转化率却有希望提升得更高。
 
折叠效率衰减
 
晶硅光伏组件安装后,暴晒50--100天,效率衰减约2--3%,此后衰 减幅度大幅减缓并稳定有每年衰减0。5--0。8%,20年衰减约20%。单晶组 件衰减要约多于多晶组件。非晶光 做组件的衰减约低于晶硅。
 
因此,提升转化率、降低每 瓦成本仍将是光伏未来发展的两大主题。无论是哪种方式,大规模 应用如果能够将转化率提升到30%,成本在 每千瓦五千元以下(和水电相平),那么人 类将在核聚变发电研究成功之前得到为广泛、清洁、廉价的 几乎无限的可靠新能源。
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