太阳能光伏发电系统知识-solarbe文库

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https//pvsolar.taobao.com/ PV 光伏工厂店联系方式 18838903270 （微信同号） QQ 1058999501 郭先生太阳能光伏生产设备 a 硅棒硅锭生产设备单晶炉，铸锭炉，坩埚，热场及其他相关设备； b 硅片生产设备切割设备，清洗设备，检测设备及其他相关设备； c 电池生产设备全套生产线，腐蚀清洗设备，扩散炉，减反射膜 /沉积设备，丝网印刷机，测试仪和分选机，其他相关设备； d 电池板 /组件生产设备全套生产线，测试设备，玻璃清洗设备，引线焊接设备及层压设备等； e 薄膜电池生产设备硅基薄膜电池，铜铟镓硒电池 CIS/CIGS, 碲化镉薄膜电池 CdTe,染料敏化电池生产技术及研究设备； Ø 光伏电池单晶电池，多晶电池，非晶电池，其他薄膜电池； Ø 光伏相关零部件蓄电池，充电控制器，逆变器，监视器，转换器，记录仪，支架系统跟踪系统接线盒，电缆等； Ø 光伏材料硅料，硅锭 /硅块，硅片，漿料，封装玻璃，封装薄膜及其他原料； Ø 光伏产品灯具类产品，移动充电器，光伏水泵，家用太阳能及其他太阳能应用产品； Ø 光伏工程及系统并网发电系统，独立发电系统，太阳能空气调节系统，农村光伏发电系统、太阳能检测及控制系统、太阳能光伏工程程序控制和工程管理及软件编制系统；太阳能光伏发电系统组成的四大件太阳能电池板分类多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、有机太阳能电池编辑本段太阳能发电系统太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流 220V 或 110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为（一）太阳能电池板太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。（二）太阳能控制器太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。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。（三）蓄电池一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是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出来。（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，因此需要使用 DC-AC 逆变器。在某些 https//pvsolar.taobao.com/ PV 光伏工厂店联系方式 18838903270 （微信同号） QQ 1058999501 郭先生场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到 DC-DC 逆变器，如将 24VDC 的电能转换成 5VDC 的电能（注意，不是简单的降压）。编辑本段太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素 Q1、太阳能发电系统在哪里使用该地日光辐射情况如何 Q2、系统的负载功率多大 Q3、系统的输出电压是多少，直流还是交流 Q4、系统每天需要工作多少小时 Q5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天 Q6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大 Q7、系统需求的数量什么是光伏发电光伏发电产品用途光伏发电是根据光生伏特效应原理 ,利用太阳能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能电池板（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 ,所以 ,光伏发电设备极为精炼 ,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲 ,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合 ,上至航天器 ,下至家用电源 ,大到兆瓦级电站 ,小到玩具 ,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。国产晶体硅电池效率在 10 至 13％左右，国外同类产品效率约 12 至 14％。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。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，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源、通讯电源等，另外，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坪灯等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，不过， 2008 年北京奥运会部分用电将会由太阳能发电和风力发电提供。光伏发电的原理基本原理就是 “光伏效应 ” 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。 “光生伏特效应 ”，简称 “光伏效应 ”。指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。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。光伏发电，其基本原理就是 “光伏效应 ”。太阳能专家的任务就是要完成制造电压的工作。因为要制造电压，所以完成光电转化的太阳能电池是阳光发电的关键。 https//pvsolar.taobao.com/ PV 光伏工厂店联系方式 18838903270 （微信同号） QQ 1058999501 郭先生太阳能电池，通常称为光伏电池。目前的主要的太阳能电池是硅太阳能电池。用的硅是 “提纯硅 ”，其纯度为 “11 个 9”，比半导体或者说芯片硅片 “只少两个 9”；又因为提纯硅结晶后里头的成分不同，分为多晶硅和单晶硅；目前，单晶硅太阳能电池的光电转换率为 15％左右，最高达到了 24％，使用寿命一般可达 15 年，最高达 25 年，比转换率仅 12％左右的多晶硅太阳能电池的综合性能价格比高。什么是光伏效应 P-N 结电流方程光生伏特效应简称为光伏效应，指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。产生这种电位差的机理有好几种，主要的一种是由于阻挡层的存在。以下以 P-N 结为例说明。热平衡态下的 P-N 结同质结可用一块半导体经掺杂形成 P 区和 N 区。由于杂质的激活能量 ΔE很小，在室温下杂质差不多都电离成受主离子 NA-和施主离子 ND。在 PN 区交界面处因存在载流子的浓度差，故彼此要向对方扩散。设想在结形成的一瞬间，在 N 区的电子为多子，在 P 区的电子为少子，使电子由 N 区流入 P 区，电子与空穴相遇又要发生复合，这样在原来是 N 区的结面附近电子变得很少，剩下未经中和的施主离子 ND形成正的空间电荷。同样，空穴由 P 区扩散到 N 区后，由不能运动的受主离子 NA-形成负的空间电荷。在 P 区与 N 区界面两侧产生不能移动的离子区（也称耗尽区、空间电荷区、阻挡层），于是出现空间电偶层，形成内电场（称内建电场）此电场对两区多子的扩散有抵制作用，而对少子的漂移有帮助作用，直到扩散流等于漂移流时达到平衡，在界面两侧建立起稳定的内建电场。 P-N 结能带与接触电势差在热平衡条件下，结区有统一的 EF；在远离结区的部位， EC、 EF、 Eν 之间的关系与结形成前状态相同。从能带图看， N 型、 P 型半导体单独存在时， EFN 与 EFP 有一定差值。当 N 型与 P 型两者紧密接触时，电子要从费米能级高的一方向费米能级低的一方流动，空穴流动的方向相反。同时产生内建电场，内建电场方向为从 N 区指向 P 区。在内建电场作用下， EFN 将连同整个 N区能带一起下移， EFP将连同整个 P区能带一起上移，直至将费米能级拉平为 EFNEFP，载流子停止流动为止。在结区这时导带与价带则发生相应的弯曲，形成势垒。势垒高度等于 N 型、 P 型半导体单独存在时费米能级之差 qUDEFN-EFP 得 UDEFN-EFP/q q电子电量 UD接触电势差或内建电势 https//pvsolar.taobao.com/ PV 光伏工厂店联系方式 18838903270 （微信同号） QQ 1058999501 郭先生对于在耗尽区以外的状态 UDKT/qlnNAND/ni2 NA、 ND、 ni受主、施主、本征载流子浓度。可见 UD 与掺杂浓度有关。在一定温度下， P-N 结两边掺杂浓度越高， UD 越大。禁带宽的材料， ni 较小，故 UD 也大。光照下的 P-N 结 P-N 结光电效应当 P-N 结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子。但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。因 P 区产生的光生空穴， N 区产生的光生电子属多子，都被势垒阻挡而不能过结。只有 P 区的光生电子和 N 区的光生空穴和结区的电子空穴对（少子）扩散到结电场附近时能在内建电场作用下漂移过结。光生电子被拉向 N 区，光生空穴被拉向 P 区，即电子空穴对被内建电场分离。这导致在 N 区边界附近有光生电子积累，在 P 区边界附近有光生空穴积累。它们产生一个与热平衡 P-N 结的内建电场方向相反的光生电场，其方向由 P 区指向 N 区。此电场使势垒降低，其减小量即光生电势差， P 端正， N 端负。于是有结电流由 P 区流向 N 区，其方向与光电流相反。实际上，并非所产生的全部光生载流子都对光生电流有贡献。设 N 区中空穴在寿命 τp 的时间内扩散距离为 Lp， P 区中电子在寿命 τn 的时间内扩散距离为 Ln。 LnLpL 远大于 P-N 结本身的宽度。故可以认为在结附近平均扩散距离 L 内所产生的光生载流子都对光电流有贡献。而产生的位置距离结区超过 L 的电子空穴对，在扩散过程中将全部复合掉，对 P-N 结光电效应无贡献。光照下的 P-N 结电流方程与热平衡时比较，有光照时， P-N 结内将产生一个附加电流（光电流） Ip，其方向与 P-N 结反向饱和电流 I0 相同，一般 Ip≥I0。此时 II0eqU/KT - I0Ip 令 IpSE，则 II0eqU/KT - I0SE 开路电压 Uoc 光照下的 P-N 结外电路开路时 P 端对 N 端的电压，即上述电流方程中 I0 时的 U 值 0I0eqU/KT - I0SE https//pvsolar.taobao.com/ PV 光伏工厂店联系方式 18838903270 （微信同号） QQ 1058999501 郭先生 UocKT/qlnSEI0/I0≈KT/qlnSE/I0 短路电流 Isc 光照下的 P-N 结，外电路短路时，从 P 端流出，经过外电路，从 N 端流入的电流称为短路电流 Isc。即上述电流方程中 U0 时的 I 值，得 IscSE。 Uoc 与 Isc 是光照下 P-N 结的两个重要参数，在一定温度下， Uoc 与光照度 E 成对数关系，但最大值不超过接触电势差 UD。弱光照下， Isc 与 E 有线性关系。 a无光照时热平衡态， NP 型半导体有统一的费米能级，势垒高度为 qUDEFN-EFP。 b稳定光照下 P-N 结外电路开路，由于光生载流子积累而出现光生电压 Uoc 不再有统一费米能级，势垒高度为 qUD-Uoc。 c稳定光照下 P-N 结外电路短路， P-N 结两端无光生电压，势垒高度为 qUD，光生电子空穴对被内建电场分离后流入外电路形成短路电流。 d有光照有负载，一部分光电流在负载上建立起电压 Uf，另一部分光电流被 P-N 结因正向偏压引起的正向电流抵消，势垒高度为 qUD-Uf。