《太阳能光电转换》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能光电转换（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、太阳能光电转换第二章第二章 太阳能利用工程太阳能利用工程- - - - 太阳能光电转换太阳能光电转换太阳能光电转换太阳能光电转换 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换主要内容太阳能光伏发电概述太阳能电池太阳能供电系统 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换一、太阳能光伏发电概述时下，人们通时下，人们通常所说太阳光常所说太阳光发电就是太阳发电就是太阳能光伏发电，能光伏发电，亦称太阳能电亦称太阳能电池发电。池发电。无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式：无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式：光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发
2、电。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换1、太阳能光伏发电的应用u1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳能电池，效率为4%，于1958年应用到美国的先锋1号人造卫星上。u由于材料、结构、工艺等方面不断改进，太阳能电池价格不断下降，太阳能电池逐渐由航天等特殊的用电场合进入到地面应用中。u目前光伏发电产品主要用于三大方面目前光伏发电产品主要用于三大方面一是为无电场合提供电源，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地厂各种灯具等；三是并网发电，这在发达国家己经大面积推广实施。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换Sate
3、llite solar panel 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换Solar vehicle on Mars 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换偏僻地区太阳电池应用 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换太阳电池抽水站 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换牲畜饮水系统居民用水 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换Solar powered boat 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换太阳能汽车 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换美国美国UF大学太阳电池充电站大学太阳电池充电站 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转
4、换 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换天安门广场上的太阳能交通指示灯天安门广场上的太阳能交通指示灯天安门广场上的太阳能交通指示灯天安门广场上的太阳能交通指示灯 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换太阳能空调器太阳能空调器 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换太太阳阳能能换换气气扇扇 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换美国加州零能建筑美国加州零能建筑美国加州零能建筑美国加州零能建筑 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换办公楼与玻璃幕墙一体化的PV太阳能屋顶系统瑞士和日本瑞士和日本瑞士和日本瑞士和日本 装有光伏系统的并网建筑 第二章
5、第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换北京市大兴区北京市大兴区5050千瓦大型屋顶光伏并网示范电站千瓦大型屋顶光伏并网示范电站 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换(1)结构简单,体积小且轻。 (2)易安装，易运输，建设周期短。(3)容易启动,维护简单,随时使用,保证供应。(4)清洁，安全，无噪声。(5)可靠性高，寿命长。(6)太阳能无处不有，应用范围广。(7)降价速度快，能量偿还时间有可能缩短。2、太阳能光伏发电的优缺点优点： 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换缺点：(1)能量分散，占地面积大。(2)间歇性大。除了昼夜这种周期变化外，太阳能光伏发电还常常受云层变化的影响。小功率光伏发电
6、系统可用蓄电池补充，大功率光伏电站的控制运行比常规火电厂、水电站、核电厂要复杂。(3)地域性强。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换u欧盟欧盟- 可再生能源白皮书及相伴随的“起飞运动”是驱动欧洲光伏发展的里程碑，总目标是2010年光伏发电装机容量达到3GW，太阳能光电转换电力占所有总电力的1.5；2010年占欧盟总能源消耗的12，全球6500万太阳能集热器，欧洲占1/4以上。奥地利奥地利：对太阳能装置提供直接财政资助和鼓励；芬兰芬兰：公司可以申请政府给予新太阳能装置高达总成本35的补助，而家庭可申请20的补助。比利时比利时：对公共建筑改造资助。德国德国：减税和折旧补贴等。3、世界发达国家
7、太阳能光伏发展概况 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换u日本日本-通产省(MITI) 宣布，93年实施“新阳光计划”，涵盖74年的“阳光计划”、78年的“月光计划”和89年的“地球环境技术开发计划” ；97年宣布7万太阳能光伏屋顶计划，计划到2010年安装7600MWp太阳能电池，光伏发电装机容量达到5GW。u美国美国-能源部启动了“百万屋顶”计划。制定了从2000年1月1日开始的新5年国家光伏计划和20202030年的长期规划，按照预计的发展速度，2010年美国光伏发电装机容量达到4.7GW。2020年将占发电装机增量的15%左右，累计安装量达到36GW，保持美国在光伏发电技术开发、制
8、造水平的世界领先地位。u澳大利亚澳大利亚-计划于2010年使光伏发电的装机容量达到0.75GW。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换u据欧盟估计，全球光伏市场将从2002年的3000MW增加2010年14000兆瓦，到2020年的70GWp，发展速度十分惊人。光伏发电将解决非洲30、OECD国家10的电力需求。u美国进一步加强了光伏发电技术开发与制造，估计到2020年美国将占领全球太阳光伏电池的一半。到2020年，全球可能拥有14多亿平方米的宏大市场。u欧盟计划到2015年安装大约1.9亿平方米的太阳能热水器，相当于提供37GW和93TWh的电力和电量。u太阳能不仅拥有良好的经济前景，而
9、且，其产业化的发展将提供就业机会。据欧盟的估计，当2010年欧洲风力发电达到约40GW、光伏发电3GW和太阳能集热器100Mm2时，总计可提供154167万个就业机会。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换 4、我国光伏产业发展进程u1958年开始研究太阳电池,1971年成功地首次应用于东方红二号卫星上，1973年开始将太阳电池用于地面。u七五”期间，国内先后从国外引进了多条太阳电池生产线使得我国太阳电池的生产能力猛增到4.5MWp年。u2007年,我国已有500多家光伏企业和研发单位。光伏电池年产量光伏电池年产量1088MWp,约占世界总量的27.2%，已经超过日本和欧洲，位居全球第位居
10、全球第一一。预测今后10年，光伏太阳能组件生产将以40%递增速度发展，光伏发电将成为人类的基础能源之一。u2020年之前年之前太阳能主要为城乡热水供应提供能源、为边远地区提供补充能源,在电力装机中发电量占1%；2050年年太阳能发电占总发电量的10%，成为我国主要能源之一成为我国主要能源之一.u目前, 与国际光伏发电产业相比，我国落后国际发达国家1015年，也已明显落后于印度、台湾。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换二、太阳能电池太阳能光电池太阳能光电池简称为太阳能电池或太阳电池，又称为太阳能芯片；在中国称为硅芯片。在物理学上称为光生伏打 Photovoltaic简称 PV photo
11、=light 光线 voltaics=electricity 电力 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换1、太阳能电池特点重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率大，既可作小型电源，又可组合成大型电站。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换2、太阳能电池发电原理 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换电子趋向N区空穴趋向P区光生电场 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换工作原理: 有机半导体产生的电子和空穴束缚在激子(excitons)之中,电子和空穴在界面(电极和导电聚合物的结合处)上分离。研究进展: 美国加州伯克利分校科学家在2002年利用塑料纳米技术研制出第一代塑料太
12、阳能电池，可以安装在一系列便携式设备及可穿戴式电子设备上。提供07V的电压。特点：价格低、易成型，通过化学修饰调控性能。有机太阳能电池 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换3、太阳能电池组件制造工艺流程 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换多晶硅电池片 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换单晶太阳电池模板组 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换4、太阳能电池分类 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换转换效率及成本是关键转换效率及成本是关键主要特点国内转换效率国外转换效率市场化单晶硅电池转换效率高，技术成熟、但成本高20%23%主导地位，逐渐被多晶硅取代多晶硅薄膜电池成本低，
13、效率高，稳定性好16%19%逐步占据主导地位非晶硅薄膜电池较高的转换效率、较低的成本、重量轻、稳定性差10%14%少量多元化合物薄膜电池性能良好和工艺简单.原料较少-17%很少聚合物多层修饰电极型电池柔性好，制作简单，原料广泛，成本低.但使用寿命短，效率低-无纳米晶化学太阳能电池成本低、工艺简单、性能稳定、寿命长-10%以上无 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换世界历年各种太阳能电池总产量 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换全球太阳能电池产量、需求量统计预测全球太阳能电池产量、需求量统计预测 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换中国太阳
14、能电池年产量和累计装机发展进程中国太阳能电池年产量和累计装机发展进程 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换太阳电池产量与价格变化太阳电池产量与价格变化 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换三、太阳能供电系统1、不必拉设电线，不必挖开马路，安装使用方便；2、一次性投资，可保证二十年不间断供电（蓄电池一般为5年需更换）；3、免维护，无任何污染。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换1、太阳能光伏发电系统的组成 一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、充电控一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成制器、逆变器和蓄电池构成 ： 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能
15、光电转换（一）太阳能电池板：核心部分核心部分，也是价值最高价值最高的部分的部分。 将太阳的辐射能转换为电能将太阳的辐射能转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 一般根据用户需要，将若干太阳电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵太阳能电池方阵，再配上适当的支架及接线盒组成。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换（二）太阳能控制器：控制整个系统的工作状态控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过充电保护、过放电保护过放电保护的作用。在温差较大的地方，还应具备温度补偿温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项可选项； 第二章第二章 太阳能太阳
16、能太阳能光电转换（三）蓄电池：在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放释放出来。 一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换（四）逆变器（四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-ACDC-AC逆变器逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DCDC-DC逆变器，如将24V
17、DC的电能转换成5VDC的电能。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换2、太阳能供电系统的类型1）按供电类型分：直流供电系统交直流供电系统2）按供电特点分：独立光伏发电系统并网光伏发电系统 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换直流供电系统 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换独立光伏发电系统仅仅依靠或主要依靠太阳能电池供电的光伏发电系统，在必要时可以由油机发电、风力发电、电网电源或其他电源作为补充。从电力系统来说，kW级以上的独立光伏发电系统也称为离网型光伏发电系统离网型光伏发电系统。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换太阳能空间电站人造卫星光伏电源独立光伏电站（5500kW
18、）风-光混合电站（5500kW）风-光-油混合电站（101000kW）家用光伏电源系统（303000kW）信号灯、航标灯光伏电源电视卫星地面接收站光伏电源光纤/微波通信中继站光伏电源阴极保护光伏电源空调制冷机光伏电源光伏水泵光伏船艇光伏汽车光伏充电器军用光伏电源 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换并网光伏发电系统-主流发展趋势主流发展趋势通过逆变装置把太阳能电池所发的直流电变换成交流，再同电网的交流电合起来使用。可分为两大类。住宅用并网光伏系统：光伏系统发的电直接被分配到住宅内的用电负载上，多余或不足的电力通过连接电网来调节：集中式并网光伏系统(电站) ：光伏系统发的电直接被输送到电网上，由电网把电力统一分配到各个用电单位。 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换住宅用并网光伏发电系统 第二章第二章 太阳能太阳能太阳能光电转换
