太阳能发电工作原理及其对存在的问题

第一篇：太阳能发电工作原理及其对存在的问题

太阳能发电工作原理及其对存在的问题

在地球环境污染和育么原形势的变化日趋严峻的背景下,太阳能作为一种可再生的新能源，具有清洁、环保、持续、长久的优势，成为人们应对能源短缺、气候变化与节能减排的重要选择之一，越来越受到世人的强烈关注。为此，本文首先综述了太阳能发电系统的基本工作原理，介绍了太阳能电池的结构原理,发电系统的组成等。其次,阐述了我国现在太阳能发电技术的应用现状：我国太阳能热利用取得显著成绩，太阳能发电取得一定进展。并分析其中存在的问题：在太阳能光伏产业存在原材料依赖进口、企业缺乏核心技术与装备、国内市场欠发育致使产品出口国外等。最后，从制定可持续发展战略、完善体制与机制、以及制定政策体系等方面，提出促进我国太阳能利用技术可持续发展的对策。众所周粗当今世界所依赖的能源孑汐护乒石油、煤炭、核电、水力,然而这些能源储量有限,污染严重,寻找叫种可取代有限石油并磷幽阴境无害的新能源是现今世界发展的迫切需要。当前,由于燃烧石化燃料,加剧了温室效应,局部地区形成酸雨,使大气困撇爵俨重污染。因此.无论是从确保长期的能源供应，还是从保护环境的角度出发,开发取之不尽而又没有公害的新能源己是势在必行。

太阳能是迄今为止人类所认识的最洁净的可再生资源,也是涉及未来发展最有保障的未开发能源。今后的几十年将是新能源技术发展的转折时期，而太阳能作为新兴的产业正在迅速崛起。预计在未来用太阳能电池构成发电系统或在家电设备上的应用将成为主流。随着科学技术的进步,太阳能电池的市场、应用等方面也在不断发展。

一、太阳能发电系统的工作原理

太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。

电池单元：由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列）。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有“光生电流”流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。

储存单元：太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间（发电时间）的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。控制器：控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常采用脉冲宽度调试技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的“向日葵”式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。

逆变器：逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。

二、我国现在太阳能发电技术的应用现状以及存在的问题

我国太阳能热利用工程主要包括太阳热水、太阳房、太阳灶、采暖与空调、制冷、太阳能干燥、海水淡化和工业用热等领域。其中太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用，是我国可再生能源领域中产业化发展最成功的范例。

1.其次，中国太阳能发电领域起步较早，在 20世纪80年代以前中国光伏工业尚处于雏形，太阳能电池的年产量一直很低，价格也很昂贵，致使太阳能光伏发电市场的发展很缓慢，除了作为卫星电源，在地面上太阳能电池仅用于小功率电源系统，如航标灯、铁路信号系统、高山气象站的仪器用电、电围栏、黑光灯直流日光灯等，功率一般在几瓦到几十瓦之间。后来国家开始对光伏工业和光伏市场的发展给以支持，中央和地方政府在光伏领域投入了一定资金，短短的几年内先后从美国、加拿大等国引进了3条太阳电池生产线，使我国太阳电池的生产能力大为提升.进入21世纪，国家开始重视太阳能发电技术，开展了一系列关于太阳能利用的课题，中国的光伏生产能力迅速增长，绝大部分太阳能电池组件出口欧洲。在国际市场和国内政策的拉动下，我国已成为世界三大光伏电池生产国之一。

但是，必须清醒地认识到，我国太阳能发电技术存在三大问题：一大问题是我国太阳能光伏产业的硅材料主要依靠进口，特别是多晶硅原料严重依赖进口。我国太阳能级单晶 硅拉制和多晶硅铸锭所用的硅材料绝大部分是进口的。2006年，中国单晶体硅锭生产能力已达6850t，产量达2086t.2006年，中国多晶体硅的年生产能力为400t实际生产量为300t，仅够30Mp太阳电池的生产需求，实际生产量与需求存在巨大的差距，多晶体硅原材料基本 依赖进口，这就造成目前多晶硅价格大幅上涨，我国光伏发电成本也由上涨。

2.第二大问题是是我国太阳能产业，尤其是光伏产业的核心技术及制造装备主要在国外。我国太阳能利用技术专利仅占世界太阳能专利的8%，是全球第四大太阳能专利技术拥有国。而且专利主要集中于太阳能热利用技术领域，企业专利申请多以实用新型与外观设为主，专利质量与创新水平不容乐观；发明专利权人主要是科研机构与高校，作为技术创新主体的企业却因为参与不够或者缺乏创新能力而未能成为发明专利的真正创新主体。

3.第三大问题是，我国绝大部分的光伏产品都出口到欧美及日本等国外市场，国内对太阳能光伏的应用也主要集中在农村电气化和离网型太阳能光伏产品，真正并网型太阳能光伏市场目前还远未形成。说明内需市场发展严重不足，这将对我国光伏产业的持久发展带来严重影响。

综上所述，中国太阳能热利用与发电技术方面均已取得一定的成绩，但也存在管理体制与市场体制不够健全、机制不够完善、企业自主创新能力不强、配套政策与实施细则需要进一步落实等一系列亟待解决的现实问题。

三、促进我国太阳能利用技术可持续发展的对策

一是尽快制定国家太阳能利用技术的短期、中期、中长期与长期的发展战略，明确不同发展阶段太阳能利用技术的主要目标、实施重点、具体举措，绘画出我国太阳能利用技术的发展路线图；二是以有效增强国家综合实力，提高企业自主创新能力，有效防范风险合理应对国际一体化与全球性竞争所带来的压力与挑战为目的，加紧实施太阳能利用技术的标准化战略，主要包括太阳能产业标准、技术标准与产品标准，构筑一个有利于打破发达国家太阳能利用技术标准垄断，促进我国太阳能产业发展、技术进步与产品性能不断提高的太阳能利用技术标准化体系；三是以专利法律制度为基础，以获取最大经济效益为目的，加紧实施太阳能利用技术的专利战略体系，具体主要包括专利信息的收集、处理与管理、专利保护、专利技术开发、专利技术实施、专利技术产业化、专利许可贸易等内容。通过积极有效地运用专利使用权购买战略、专利交叉许可战略、专利联盟战略与专利标准化战略，规避“专利陷阱”，促进我国太阳能利用技术的可持续发展；四是通过自己培养、联合培养与人才引进等手段，加紧实施太阳能利用技术的人才战略，积极打造我国太阳能利用技术的人才库，培养与造就一大批太阳能利用技术基础研究、技术开发与专利成果产业化等方面的专业领军人才与复合创新型人才，抢占太阳能利用技术的人才高地。这四个方面是相辅相成的，太阳能 利用技术的中长期发展战略指明了太阳能利用技术的前进方向与发展路线，标准化战略与专利战略确保了太阳能利用技术更好更快的发展，人才战略则是上述三种战略的有效支撑与最终保障。

再者，逐步建立与完善促进我国太阳能利用技术可持续发展的政策体系。太阳能利用技术得到世界各国的普遍重视，世界上至少有 ,(个国家根据自己的国情制定了可再生能源的政策规划，目前全球已经有50多个国家通过立法，采取设备购置补贴政策等不同方式推进可再生能源的发展，相关的配套法律、法规、政策不断完善。[4]日本、德国等国家的成功太阳能激励政策表明，政策扶持是光伏产业发展的最主要驱动力，政府的政策导向决定光伏产业的发

展水准和市场需求，促使一些金融机构和跨国公司相继投资光伏产业，加速该新兴产业走向成熟。对于在建筑中广泛使用太阳能等可再生能源的，给予一定补贴；另外，国家还需要制定合理有效的太阳能利用核心技术与关键设备的引进政策，促进太阳能利用技术的引进、消化、吸收，加速核心技术的再创新与集成创新，通过引进技术含量高及其相关技术培训，加快技术与创新能力的转移与扩散，着力培养自主创新能力，有效提高跨国公司技术扩散的速度和水平，打破跨国公司的技术垄断。

总之，制定我国太阳能利用技术的发展战略，建立完善的管理体制与机制，借助一系列国家太阳能利用技术相关政策的出台与推进，一定能够促进我国太阳能开发利用技术的可持续发展。

第二篇：分体太阳能工作原理

分体太阳能工作原理

1、通过集热器内阳极氧化镀镍的集热片，吸收太阳的光能将其转变为热能。

2、热能通过热传递的方式传递到导热管内的工作介质，使其介质温度升高，然后利用热梯度温的原理，将热量传递到储水箱内的换热器。

3、换热器内的工作介质通过热传导的方式传递到储水箱内胆内的冷水，使其水温逐渐升高。

4、从而实现了由光能转变为热能的目地。

第三篇：太阳能发电公司介绍（定稿）

一

南京光环光伏系统工程有限公司

公司简介当前的位置;关于光环>公司简介

南京光环光伏系统工程有限公司是一家主要致力于发展太阳能发电系统集成的企业。作为一个光伏系统集成企业，我们拥有雄厚的技术力量与资金、不断拓展的业务范围、丰富的客户资源和良好的资源整合能力。独特的时代背景，赋予我们开发、发展绿色能源的使命，造就我们诚信、专注、效率和不断创新的企业形象。公司经营范围涵盖：太阳能光伏系统的开发、咨询、设计、施工、监理以及工程总承包。业务主要由光伏系统设备的设计、开发、采购、成套、安装、调试及光伏系统工程项目的建设及运营等组成。我们建立并不断完善一系列业务流程和管理制度，这些流程与制度包括：前期的策划、方案选择、可行性研究、工程设计、设备采购、项目管理、安装施工、试调与系统维护等。

多年来，我们光环光伏系统工程有限公司在不断地自我创新与追求中茁壮成长，时至今日积累了成熟的新型日照辐射数据生成技术、太阳能电池组件最佳倾角优化设计方法、光伏并网接入系统技术和全方位、模块式光伏电站工程设计技术以及丰富的系统工程项目施工经验等。

光环光伏系统工程有限公司不仅拥有高素质专业化人才队伍，同时建立并不断完善的组织结构和先进的项目管理模式，还设计开发大批性能稳定、质量优异的产品并突出执行项目后继跟踪服务。我们始终秉承客户第一、服务至上的理念，坚守“我们为您想的更多”的态度以雄厚的光伏系统技术研发、工程设计能力和丰富的项目经验来回报广大客户寄予的信赖。

二

系统集成当前的位置：产品展示>系统集成

中型光伏发电系统

介绍:

并网太阳能发电系统由光伏组件（方阵）、光伏并网逆变电源量装置组成。光伏组件（方阵）将太阳能转化为直流电能，通过并网逆变电源将直流电能转化为与电网同频同相的交流电能馈入电网。并网逆变电源是光伏并网发电系统的核心设备。

小型光伏发电系统

介绍:

小型光伏（并网/离网）发电系统集成是由太阳能电池组件、光伏控制器、逆变器、电能计量表以及蓄电池。可以为客户提供直流电，或者给客户家庭负载使用的交流电。发电系统配置灵活，应用广泛。光环光伏系统工程有限公司拥有丰富的项目管理经验和成...光伏建筑一体化

介绍:

光伏与建筑结合主要有BIPV和BAPV。BIPV是指将太阳能组件作为建筑构件或表面材料使用到建筑中的建筑形式，BAPV是指将太阳电池组件搭建在建筑表面的建筑形式。光伏建筑一体化系统由太阳电池组件、直流汇流箱、并网逆变器、隔离升压变压器、微...三

风光互补系统当前的位置：产品展示>系统集成>风光互补系统

风光互补发电系统是利用风能和太阳能的互补结合，提高供电的可靠性，提供照明和驱动电力，解决偏远地区和电网供电成本较高的用电问题。风光互补发电系统主要是由风力发电机、支架、直流防雷汇流箱、变流器、并网逆变器等配置组成。

光环光伏系统工程有限公司一直致力于、环保、高效、节能的可靠绿色能源的开发和利用，积累了居多的光伏发电、风力发电系统的设计、设备供货、安装施工、调试和维护的工作经验，可以根据用户用电负荷特性，进行当地太阳能和风能资源的评价，结合实际合理优化配置风光发电系统，为客户提供经济、可靠的智能风光互补系统解决方案。解决方案介绍

△ 结合用户用电负荷性与当地太阳能、风能资源分析、提供风光互补优化配置方案 △ 采用风光合一的调度与监控系统，实现柔性并网发电，建设对电网的冲击

四

逆变器当前的位置：产品展示>逆变器

光伏并网发电逆变器

介绍:

太阳能发电系统可以分为两类。一类是并网发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路。光伏并网发电系统由光伏组件（方阵）、光伏并网逆变器及计量装置组...光伏离网发电逆变器

介绍:

离网型光伏发电系统是一种由光伏组件通过控制设备给蓄电池蓄能从而向负载定时提供交直流电能的光伏发电系统，包括电站型和户用型两种发电系统。主要由光伏组件、控制器、逆变器、控制逆变一体化电源、蓄电池组等设备组成。逆变器负责把直流...光伏发电控制器

介绍:

光伏控制器利用太阳能电池将太阳能转化为电能并贮存于电池内部，可为牧区、边防、海岛提供照明，也可作为移动通信基站、微波站等的直流电源。控制器是有效控制太阳能发出的电向蓄电池充电,蓄电池向负载放电,使蓄电池在安全工作电压、电流范围内...五

组件当前的位置：首页>产品展示>组件 组件当前的位置：首页>产品展示>组件

多晶硅太阳能电池组件

介绍:

△ 分为单晶硅太阳能电池组件和多晶硅太阳能电池组件，以及薄膜太阳能组件 △ 由高品质的原材料组装而成 △ 钢化玻璃、保护后板和丁基凝胶等，能有效地防止进水 △ 牢固的阳极氧化铝框架 △ 通过了安全测试，保障了组件可以在各...单晶硅太阳能电池组件

介绍:

△ 分为单晶硅太阳能电池组件和多晶硅太阳能电池组件，以及薄膜太阳能组件 △ 由高品质的原材料组装而成 △ 钢化玻璃、保护后板和丁基凝胶等，能有效地防止进水 △ 牢固的阳极氧化铝框架 △ 通过了安全测试，保障了组件可以在各...薄膜太阳能组件

介绍:

转化效率高，稳定转化效率大于7%，达到国际领先水平：发电量高，每片电池片功率95W以上，同等装机功率较晶硅电池可以多发15%左右的电量：产品重量轻，光伏系统应用安装成本低。

公司文化当前的位置：首页>关于光环>公司文化 核心价值

六

诚信：交流和合作的基石

专注：专心精琢光伏事业，关注时代与技术进步

效率：赶超时代步伐，响应客户及时需求

创新：始终不渝寻求进步，追求卓越 光环使命

为用户提供性价比高的产品和最优质的技术服务

使光环在品牌、用户满意度、经营业绩方面成为同行业的领先者 光环愿景

成为最优秀的系统集成商和产品提供商 价值观念 •员工观念

员工是最重要的资

在信任和尊重基础上的员工管理理念

为职工和管理人员提供自由交流的环境，考虑员工利益，激励员工，保证公平等等 •效率观念

精确预算；制度严格；开放而切题的沟通交流 •竞争观念

结果导向；保证能力；确定方向；实施负责 •上线和下线观念

促进销售，销售和销售；降低成本，成本和成本 文化及使命

七

光环的使命：共铸阳光基业,成就阳光未来

光环的性格：诚信,简单,效率,可依赖

用户导向：坚持以用户需求为导向

分享：不断学习总结并积极分享

求实：坚持坦诚和实事求是的作风

系统：从系统的角度思考解决问题

卓越：拥抱挑战和变化，追求卓越

惜时：珍惜并善于管理时间

第四篇：太阳能发电系统简介

太阳能发电系统

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。

系统分类

太阳能发电系统分为离网发电系统与并网发电系统：

1、离网发电系统：主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。

2、并网发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电这后直接接入公共电网。并网发电系统有集中式大型并网电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大发展。而分散式小型并网发电系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是并网发电的主流。

折叠系统

可移动的折叠式太阳能发电系统，主要由箱体（1）、太阳能电池板（2）、U型槽边框（3）、滑轮组

（4）、箱体内滑轨（5）、箱体内滑轨支架（6）、箱体车轮支座（7）、箱体车轮（8）、隔离保护垫（9）、箱体外滑轨（10）、箱体外滑轨支架（11）和三相链接件（12）组成，其特征在于：太阳能电池板（2）、U型槽边框（3）、滑轮组（4）、箱体内滑轨（5）、箱体内滑轨支架（6）、隔离保护垫（9）、箱体外滑轨（10）、箱体外滑轨支架（11）和三相链接件（12）设置在箱体（1）内，箱体车轮支座（7）和箱体车轮（8）设置在箱体（1）底板（11）外底面，呈一体式的箱体结构，结构紧凑，供电量大，能够快速完成安装使用和快速撤离现场.太阳能电池板

分类 晶体硅电池板：多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池。

[1]

太阳能电池板

非晶硅电池板：薄膜太阳能电池、有机太阳能电池。化学染料电池板：染料敏化太阳能电池。（1）单晶硅太阳能电池

单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。

（2）多晶硅太阳能电池

多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单晶硅太阳能电池还略好。（3）非晶硅太阳能电池

非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。（4）多元化合物太阳电池

多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：a)硫化镉太阳能电池b)砷化镓太阳能电池c)铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池)Cu(In, Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收材料，具有梯度能带间隙（导带与价带之间的能级差）多元的半导体材料，可以扩大太阳能吸收光谱范围，进而提高光电转化效率。以它为基础可以设计出光电转换效率比硅薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池。可以达到的光电转化率为18%，而且，此类薄膜太阳能电池到目前为止，未发现有光辐射引致性能衰退效应（SWE），其光电转化效率比商用的薄膜太阳能电池板提高约50~75%，在薄膜太阳能电池中属于世界的最高水平的光电转化效率。

控制器

太阳能控制器是由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。

太阳能控制器

■ 主要特点：

1、使用了单片机和专用软件，实现了智能控制；

2、利用蓄电池放电率特性修正的准确放电控制。放电终止电压是由放电率曲线修正的控制点，消除了单纯的电压控制过放的不准确性，符合蓄电池固有的特性，即不同的放电率具有不同的终止电压。

3、具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制；以上保护均不损坏任何部件，不烧保险；

4、采用了串联式PWM充电主电路，使充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半，充电效率较非PWM高3%-6%，增加了用电时间；过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式使系统由更长的使用寿命；同时具有高精度温度补偿；

5、直观的LED发光管指示当前蓄电池状态，让用户了解使用状况；

6、所有控制全部采用工业级芯片（仅对带I工业级控制器），能在寒冷、高温、潮湿环境运行自如。同时使用了晶振定时控制，定时控制精确。

7、取消了电位器调整控制设定点，而利用了E方存储器记录各工作控制点，使设置数字化，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素；

8、使用了数字LED显示及设置，一键式操作即可完成所有设置，使用极其方便直观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；

蓄电池

蓄电池的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。太阳能蓄电池是‘蓄电池’在太阳能光伏发电中的应用，采用的有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池,胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池四种。国内被广泛使用的太阳能蓄电池主要是：铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池,这两类蓄电池，因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点,很适合用于性能可靠的太阳能电源系统,特别是无人值守的工作站。

逆变器

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。逆变器又分为离网逆变器和并网逆变器。

设计因素

太阳能发电系统的设计需要考虑的因素：

吉光光电

1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？

2、系统的负载功率多大？

3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？

4、系统每天需要工作多少小时？

5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？

6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？

7、系统需求的数量。

创世纪

太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到2000年、2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为 65.11万平方公里、186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积 2.3%或全部沙漠的 51.4%，甚至才是撒哈拉沙漠的 91.5%。因此这一方案是有可能实现的。

天上发电

早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供500万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。

科技中心

随着我国技术的发展，在2006年，中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力！

太阳能

太阳能的使用主要分为几个方面：家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、宇翔太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。电池生产

世界已有近200家公司生产太阳能电池，但生产设备厂主要在日企之手。

韩国三星、LG都表示了积极参与的愿望，中国海峡两岸同样十分热心。据报道，我国台湾2008年结晶硅太阳能电池生产能力达2．2GW，以后将以每年1Gw生产能力扩大，当年并开始生产薄膜太阳能电池，将大力增强，台湾期待向欧洲“太阳能电池大国”看齐。2010年各国及地区有1GW以上生产计划的太阳能电池厂商有日本Sharp，德国Q—Cells，Scho~Solar，挪威RWESolar，中国SuntechPower等5家公司，其余7家500MW以上生产能力的公司。

电池市场

世界太阳能电池市场高歌猛进，一片大好，但百年不遇的金融风暴带来的经济危机，同样是压在太阳能电池市场头上的一片乌云，主要企业如德国Q—Cells的业绩应声下调，世界太阳电地市场也会因需求疲软、石油价格下降而竞争力反提升等不利因素而下挫。但与此同时，人们也看到美国．奥巴马上台后即将施行GreenNewDeal政策，包括其内的绿色能源计划可有1500亿美元的补助资金，日本也将推行补助金制度来继续普及太阳能电池的应用。

当前，中国太阳能电池企业之前约90%的产量供应海外市场，主要面向欧洲国家及美国，但随着欧债危机持续发酵，美国商务部也于2012年3月份作出了对华太阳能电池产品反补贴调查的初裁，认定中国涉案企业存在2.9%-4.73%不等的补贴幅度，并追溯90天征税。这些因素直接影响到了这些企业的业绩，因此相关企业及时做出了经营战略调整，转投中国本土市场。2011年7月，中国政府公布了太阳能光伏发电上网电价，受此影响，多家企业开始计划在国内兴建大规模太阳能发电站，中国太阳能电池企业将重点转向开拓本土市场。中国有800多家太阳能电池企业，预计今后在本土市场的竞争将十分激烈。

应用领域

一、用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

二、交通领域如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

三、通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

四、石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

五、家庭灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

六、光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。

七、太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。

八、其他领域包括：（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等。特点

太阳能取之不尽，用之不竭。据估算，一年之中投射到地球的太阳能，其能量相当于137万亿吨标准煤所产生的热量，大约为全球一年内利用各种能源所产生能量的两万倍。

二、太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染。

三、太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。我国约有2/3的地区可以较好利用太阳能资源。

四、光伏发电是间歇性的，有阳光时才发电，且发电量与阳光的强弱成正比关系。

五、光伏发电是静态运行，没有运动部件，寿命长，无需或极少需要维护。

六、光伏系统模块化，可以安装在靠近电力消耗的地方，在远离电网的地区，可以降低输电和配电成本，增加供电设施的可靠性。

优缺点

优点

1、太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，能够满足全球能源需求的1万倍。只要在全球4%沙漠上安装太阳能光伏系统，所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击；

2、太阳能随处可处，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失；

3、太阳能不用燃料，运行成本很低；

4、太阳能发电没有运动部件，不易用损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下使用；

5、太阳能发电不会产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源；

6、太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，而且可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳能方阵容量，避免浪费。

缺点

1、地面应用时有间歇性和随机性，发电量与气候条件有关，在晚上或阴雨天就不能或很少发电；

2、能量密度较低，标准条件下，地面上接收到的太阳辐射强度为1000W/M^2。大规格使用时，需要占用较大面积；

3、价格仍比较贵，为常规发电的3~15倍，初始投资高。

控制板

结合太阳能发电系统控制板的研发案例，针对并联多个太阳能电池板的系统进行调整的问题，以下就降低成本和增设并联个数的方法进行介绍。1 系统概要

图1为大规模太阳能发电系统的原理框图。

该系统的特点是，太阳能电池板和单元逆变器分组与系统相连(AC连接)，将系统保护等信息汇总后作为信号发送到主控制器，并由此控制器控制各单元逆变器(通过RS485通信连接到菊花链连接)。

每个单元逆变器的控制部分如图2所示。

通过使用本公司的标准DSP基板(PE—PR0/C32)，可实现以上规格的MPPT控制及系统联合。在该基板的基础上添加通信等功能后形成图2所示的控制板部分。电源部分由终端用户设计制作。主电路如图3所示。2 研发案例

当日寸进行设计时，是在本公司的标准产品DSP基板的基础上进行研发的，因此研发试样机器只用了3个月，大大缩短了研发时间，并很快进入测试阶段(PE—PR0/C32：DSP使用TI公司的高速浮动小数点型DSP TMS320C32)。

图3为主电路

同时，为了降低销售成本，我们又设计开发了使用瑞萨公司的RISC CPU SH7065(固定小数点型)的新控制基板。通过使用RISC CPU，在配置上可以削减A/D变换器等昂贵的部件，使切换更流畅。

基于本公司的开发系统，核心芯片由DSP(TMS320C32)变为RISC CPU(SH7065)的过程中，无需因考虑电脉冲计数等因素而大幅修改程序。这是因为其采用了特有的模拟浮动小数点，使固定小数点和浮动小数点之间的程序转移变得简单。而这些都可以通过本公司的标准库(PEOS)来实现。3 结束语

至今为止，单元逆变器的控制板在日本国内的销售已经超过300套，仍在持续生产中。通过本公司的开发系统，我们相信完全能够协助用户在开发产品的过程中缩短研发时间，早日实现量产，并提高产品质量。

第五篇：《太阳能光伏发电原理与应用》论文

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第一章

绪 论

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

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、绝对的安全性、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。我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利用（光伏发电）是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池是光伏发电系统中的关键部分，包括硅系太阳电池（单晶硅、多晶硅、非晶硅电池）和非硅系太阳能电池等。在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封装四个环节。

光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器构成。光伏发电系统可分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统：独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要蓄电池来存储能量，在民用范围内主要用于边远的乡村，如家庭系统、村级太阳能光伏电站；在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统等。并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充。

在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005年间，全球太阳能电池产量增长了17倍。我们预计，2010年全球太阳能电池的年产量有望较2005年的年产量增长6.3倍，整个行业的销售收入有望增长3.5倍。

我国太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。

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第二章 太阳能及其应用

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、绝对的 安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和维护性、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并且得到广泛的应用。

2.1太阳能的含义

一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。

2.2太阳能的发展历史

据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。

2.3我国太阳能资源

我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4 kWh/㎡以上，西藏最高达7kWh/㎡。

2.4太阳能的应用

就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段，主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房、太阳能发电等方式。

2.4.1太阳能集热器

太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。一个好的太阳能集热器应该能用20～30年。

2.4.2 太阳能热水系统

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早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种：自然循环式和自然循环式。

2.4.3太阳能暖房

太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统，及室内暖房风扇系统所组成，其过程乃太阳辐射热传导，经收集器内的工作流体将热能储存，再供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。

2.5太阳能发电

即直接将太阳能转变成电能，并将电能存储在电容器中，以备需要时使用。

2.5.1太阳能离网发电系统

太阳能离网发电系统包括

1、太阳能控制器 对所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存，当所发的电不能满足负载需要时，太阳能控制器又把蓄电池的电能送往负载。

2、太阳能蓄电池 组的任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。

3、太阳能逆变器 负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。

2.5.2太阳能并网发电系统

太阳能并网发电系统是将光伏阵列产生的可再生能源不经过蓄电池储能，通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。

2.5.3 Si太阳电池

硅太阳电池是最常用的卫星电源，由于空间技术的发展，各种飞行器对功率的需求越来越大。其中，以发展背表面场（BSF）、背表面反射器（BSR）、双层减反射膜技术为第一代高效硅太阳电池，这种类型的电池典型效率最高可以做到15%左右，目前在轨的许多卫星应用的是这种类型的电池。

2.5.4太阳能路灯

太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点，因此受到人们的广泛关注，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇公园、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地区，以解决这些地区人们的家用照明问题。

2.6太阳能的利弊

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2.6.1 优点

(1)普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地 或海洋，无论高山 或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。

(2)无害性：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。

(3)巨大性：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。

(4)长久性：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。

2.6.2 缺点

(1)分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是 能流密度 很低。(2)不稳定性：由于受到 昼夜、季节、地理纬度 和 海拔 高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。(3)效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。

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第三章 太阳能光伏发电系统原理

光伏发电系统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系统装置。

3.1光电效应概述

光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。

3.2光生伏打效应概述及应用 3.2.1光生伏打效应

是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象，是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。

3.2.2光生伏打效应应用

光生伏打效应主要是应用在半导体的PN结上，把辐射能转换成电能。大量研究集中在太阳能的转换效率上。理论预期的效率为24％。由于半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池，也称光电池或太阳电池。

3.3太阳能电池及其太阳能组件 3.3.1太阳能电池的工作原理

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

3.3.2太阳能电池的生产流程

通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μ硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。如图1

m的高质量硅片上制成的，这种 5

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图1太阳能电池的生产流程

3.3.3 太阳能电池的制造技术

晶体硅太阳能电池的制造工艺流程如图2。提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。

具体的制造工艺技术说明如下：

（1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。

（2）清洗：用常规的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或碱）溶液将硅片表面切割损伤层除去30－50um。

（3）制备绒面：用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。（4）磷扩散：采用涂布源（或液态源，或固态氮化磷片状源）进行扩散, 制成PN＋结，结深一般为0.3－0.5um。

（5）周边刻蚀：扩散时在硅片周边表面形成的扩散层，会使电池上下电极短路，用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。

（6）去除背面PN＋结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面PN＋结。

（7）制作上下电极：用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作下电极，然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。

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（8）制作减反射膜：为了减少入反射损失，要在硅片表面上覆盖一层减反射膜。制作减反射膜的材料有MgF2，SiO2，Al2O3，SiO，Si3N4，TiO2，Ta2O5等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法，溅射法、印刷法、PECVD法或喷涂法等。

（9）烧结：将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。(10)测试分档：按规定参数规范，测试分类。

3.3.4 太阳电池组装工艺简介

组件线又叫封装线，封装是太阳能电池生产中的关键步骤，没有良好的封装工艺，多好的电池也生产不出好的电池组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命得到保证，而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户满意的关键，所以组件板的封装质量非常重要。在这里只简单的介绍一下工艺的作用，给大家一个感性的认识.电池测试：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。

正面焊接：是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应）。焊带的长度约为电池边长的2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连

背面串接：背面焊接是将36片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有36个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极（负极）焊接到“后面电池”的背面电极（正极）上，这样依次将36片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。

层压敷设：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、玻璃和切割好的EVA、玻璃纤维、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂（primer）以增加玻璃和EVA的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础。（敷设层次：由下向上：钢化玻璃、EVA、电池片、EVA、玻璃纤维、背板）。

组件层压：将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时间根据EVA的性质决定。我们使用

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快速固化EVA时，层压循环时间约为25分钟。固化温度为150℃。(电池板原料：玻璃，EVA，电池片、铝合金壳、包锡铜片、不锈钢支架、蓄电池等)如图3

图3 太阳能电池板

修边：层压时EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。

装框：类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键连接。

焊接接线盒：在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。

高压测试：高压测试是指在组件边框和电极引线间施加一定的电压，测试组件的耐压性和绝缘强度，以保证组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。

组件测试：测试的目的是对电池的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。目前主要就是模拟太阳光的测试Standard test condition（STC）,一般一块电池板所需的测试时间在7-8秒左右。

3.3.5 太阳能电池阵列设计步骤

１.计算负载24h消耗容量P P=H/V

V——负载额定电源 2.选定每天日照时数T(H)3.计算太阳能阵列工作电流

IP=P(1+Q)/T

Q——按阴雨期富余系数，Q=0.21～1.00

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4.确定蓄电池浮充电压VF

镉镍(ＧＮ)和铅酸(ＣＳ)蓄电池的单体浮充电压分别为1.4～1.6V和2.2V。5.太阳能电池温度补偿电压VT

VT=2.1/430(T-25)VF 6.计算太阳能电池阵列工作电压VP

VP=VF+VD+VT

其中VD=0.5～0.7

约等于VF 7.太阳电池阵列输出功率ＷＰ平板式太阳能电板。

WP=IP×UP

8.根据VP、WP在硅电池平板组合系列表格，确定标准规格的串联块数和并联组数。

3.4太阳能光伏发电系统

3.4.1太阳能光伏发电系统工作原理

光伏发电系统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系统装置。光伏发电系统的优点是较少受地域限制，因为阳光普照大地;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设同期短的优点。

3.4.2太阳能光伏发电系统的组成

太阳能光伏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(图5,6所示)。各部分的作用为：

（一）太阳能电池板 太阳能电池板(图4所示)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。其作用是将太阳能转化为电能，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。

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图4 太阳能电池板

（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，一般有12V和24V这两种，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AC220V、AC110V的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。为能向AC220V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）。

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图5 太阳能电池发电系统的组成原理

图6太阳能电池发电系统的组成原理

3.4.3 太阳能光伏发电系统的设计需要考虑如下因素

问题

1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？ 问题

2、系统的负载功率多大？

问题

3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？ 问题

4、系统每天需要工作多少小时？

问题

5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天

问题

6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？

问题

7、系统需求的数量？

3.4.4太阳能光伏发电系统的发电方式

太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。

（1）光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10

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倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。

（2）光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵(图7)了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的太阳能光伏发电方式有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。

图7太阳能电池方阵

3.4.5太阳能光伏发电系统对逆变电源的要求

采用交流电力输出的光伏发电系统，由光伏阵列、充放电控制器、蓄电池和逆变器(电源)四部分组成（并网发电系统一般可省去蓄电池），而逆变电源是关键部件。光伏发电系统对逆变电源要求较高：

（1）要求具有较高的效率。由于目前太阳电池的价格偏高，为了最大限度地利用太阳电池，提高系统效率，必须设法提高逆变电源的效率。

（2）要求具有较高的可靠性。目前光伏发电系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变电源具有合理的电路结构，严格的元器件筛选，镇江大成新能源科技有限公司 方荣

并要求逆变电源具备各种保护功能，如输入直流极性接反保护，交流输出短路保护，过热，过载保护等。

（3）要求直流输入电压有较宽的适应范围，由于太阳电池的端电压随负载和日照强度而变化，蓄电池虽然对太阳电池的电压具有钳位作用，但由于蓄电池的电压随蓄电池剩余容量和内阻的变化而波动，特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如１２Ｖ蓄电池，其端电压可在１０Ｖ～１６Ｖ之间变化，这就要求逆变电源必须在较大的直流输入电压范围内保证正常工作，并保证交流输出电压的稳定。

（4）在中、大容量的光伏发电系统中，逆变电源的输出应为失真度较小的正弦波。这是由于在中、大容量系统中，若采用方波供电，则输出将含有较多的谐波分量，高次谐波将产生附加损耗，许多光伏发电系统的负载为通信或仪表设备，这些设备对电网品质有较高的外，当中、大容量的光伏发电系统并网运行时，为避免铎公共电网的电力污染，也要求逆变电源输出正弦波电流。

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第四章 太阳能光伏发电系统的应用

上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。在世纪之交前后期间，欧美等先进国家光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。

4.1各国家太阳能光伏并网发电实施情况

4.1.1欧美主要国家太阳能光伏并网发电实施情况

日本：1996年宣布可再生能源发展目标，到2010年可再生能源占一次能源供应量的3.1%，其中光伏发电4820 MW。具体措施包括：建筑光伏一体化发电系统工程示范，光伏住宅集中并网示范（200座3KW光伏住宅集中在一个地区进行并网运行），光伏住宅推广计划（1994－2002安装8万套）、地方新能源促进计划和企业新能源资助计划等。德国：1998年提出“10万光伏屋顶计划”，计划6年安装300－500MW光伏系统。美国：1997年宣布“百万屋顶计划”，计划到2010年在100万座屋顶上安装光伏发电和光热系统。西班牙：2001年制定了新的“电力法”来鼓励光伏并网发电。

4.1.2我国太阳能光伏发电应用

应用现状：2007年，中国光伏电池产量达到1000 MW，成为仅次于日本的全球第二大光伏制造基地，但国内光伏系统安装量仅约20 MW，光伏系统的累积装机容量达100 MW，相当于世界当年安装量的0.5%和世界累计安装量的0.8%。其中：农村电气化（包括道路照明）累计装机容量41MW，通讯和工业应用30MW，光伏产品（路灯、草坪灯、城市景观、LED照明、交通信号等）22.7MW，并网光伏发电6.3MW。目前，我省已建成和在建、拟建的光伏并网项目包括省委大院10KW光伏照明系统工程、镇江、丹阳的2个4KW的光伏并网系统、无锡国家工业设计园300KW光伏并网电站工程、无锡机场800KW屋顶光伏并网系统工程、尚德光伏研发中心大楼1000KW 光伏建筑一体化（BIPV）光伏并网电站、无锡五星花园小区屋顶300KW光伏并网系统、苏州国检屋顶光伏电站等，目前这些项目尚未取得国家太阳能光伏电站上网电价的批复。

4.2 我国太阳能光伏发电应用的操作难点

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1、光伏并网的审批和操作程序复杂。

2、缺少明确的光伏发电上网电价。

3、缺少可再生能源电力附加的具体使用办法。

4、没有具体可行的财税和金融扶持政策。

5、电力公司在发展可再生能源电力中的角色和责权利不清晰。６、没有可执行的光伏并网技术标准。

７、各地区、行业、企业和个人使用可再生能源电力积极性不高。

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第五章 太阳能发电产业发展现状及趋势

能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

5.1 国外太阳能发电产业发展现状及趋势

全球太阳能发电产业发展现状及趋势在化石能源日益稀缺的背景下，各国均大力发展太阳能利用，其中日本、欧洲国家(德国)和美国等经济发达、能源消耗大的国家起步较早，在技术和应用上都处于领先地位。由于太阳能发电成本较传统能源高，因此需要政府给予政策扶持。从20世纪90年代末开始，欧美、日本等国家纷纷实行“阳光计划”，在太阳能发电的价格、税收、发展基金等方面给予较大优惠。同时，在政府资助下，欧洲一些高水平的研究机构也加大了太阳能利用的研究。

欧美、日本等国家还制定了长期的能源发展战略，对太阳能的发展进行了长期规划。1997年6月美国提出“百万太阳能屋顶计划”，计划到2010年将在100万个屋顶或建筑物其他可能的部位安装太阳能系统，包括太阳能光伏发电系统、太阳能热水系统和太阳能空气集热系统。欧洲也于1997年左右也宣布了百万屋顶计划，其中，在太阳能利用领域领先的德国联合政府在欧洲百万屋顶的框架下于1998年10月提出了计划——在6年内安装10万套太阳能屋顶系统，总容量在300-500MV，每个屋顶约3-5KW。日本政府的计划目标是，到2010年安装500MW屋顶光伏发电系统。

在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005年间，全球太阳能电池产量增长了17倍。2005年，全球太阳能电池年产量达到了1650兆瓦，累计装机发电容量超过5GW，其中，日本太阳能电池产量达到762兆瓦，增长率为27%；欧洲产量增加48%，达到了464兆瓦；美国增加12%，达到了156兆瓦；世界其他地区增加96%，达到了274兆瓦。我们预计，2010年全球太阳能电池的年产量有望达到10400兆瓦，较2005年的年产量增长6.3倍；整个行业的销售收入有望在2005-2010年间，从130亿美元提高至450亿美元，在未来5年内增长3.5倍。同时，受益于规模经济、生产效率和工艺水平的提高，整个产业链的成本都有望下降，行业利润率有望保持在较高水平上。

5.2我国太阳能发电产业发展现状及趋势

我国太阳能资源非常丰富，大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时 16

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以上，理论储量达每年1.7万亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。从全国太阳年辐射总量的分布来看，青藏高原和西北地区、华北地区、东北大部以及云南、广东、海南等部分低纬度地带均为太阳能资源丰富或较丰富的地区。

我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔。第一，我国有荒漠面积100余万平方公里，主要分布在光照资源丰富的西北地区，如果利用荒漠安装并网太阳能发电系统则可以提供非常可观的电量。第二，太阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材，具有良好的经济效益。第三，迄今我国边远地区仍有较多居民尚未用电，如果单纯依靠架设电网供电，则成本高，建设周期长，不经济。太阳能发电无需架设输电线路，且建设周期短，可以有效解决边远地区用电的难题。

我国政府对太阳能产业也给予了充分的扶持。2006年1月，《中华人民共和国可再生能源法》正式实施，此法在资源调查与发展规划、产业指导与技术支持、推广与应用、价格管理与费用分摊、经济激励与监督措施、法律责任等方面做出了规定。随后，国家又陆续出台了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》、《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》等支持可再生能源发展的实施细则，使国家在可再生能源领域方面的扶持政策日趋明朗化。这一系列法律、政策无疑有力的支持了我国太阳能发电产业的发展。

近20年来，我国太阳能发电产业长期维持在全球市场1%左右的份额。2005年后，产业有了突飞猛进的发展，无锡尚德、天威英利、新光硅业、赛维LDK、新疆新能源、常州天合、天津京瓷等公司纷纷进入成长期，生产规模不断扩大，技术水平不断提高，企业竞争力不断增强。而且，浙江、保定、四川等地的公司已经开始多晶硅太阳电池的生产或试车，市场上形成了单晶硅和多晶硅两种主打电池产品的局面。目前，我国非多晶硅薄膜电池产业也展现出迅猛发展的势头，很多国内公司通过与国外公司的合作已经开始进行或计划进行非多晶硅薄膜电池项目的投资。

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结论

本文通过对太阳能的发展历程以及太阳能应用，主要的是太阳能光伏发电系统原理及应用的研究，让我更加深刻的认识到发展利用可再生能源是当今世界必须要走的能源之路。只有这样才能最大限度的降低环境污染，从而保卫我们生存的地球。光是一种清洁、可再生能源，并且太阳能资源在我国广泛分布。由于我国是一个能源消耗大国，并且人口分布极不合理，因此发展太阳能光伏发电系统对于我国的可持续发展、保持能源供给的独立性和安全性，以及分散人口地区居民用电具有重要意义。

同时，在研究这个论题时，也让我更加深刻的理解事物的发展是存在两面性的。在太阳能开发利用的同时，还存在许多的技术难关，还 有环境是否也会遭到破坏！这些问题是每个人都要想的。在此同时，也希望开发利用太阳能的技术越来越完善。

希望尽快的实现太阳能时代的目标，那时边远以及用电困难的地区都能用上太阳能发电供电，解决用电问题。实现“阳光工程”、“光伏屋顶工程”。

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参考文献

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[5] 尹建华,李志伟 半导体硅材料基础 化学工业出版 2009-7 [6] 罗玉峰等著21世纪高校规划教材（光伏专业）太阳能光伏发电 技术 电力建设网 2009 [7] 罗玉峰 陈裕先 李 玲 太阳能光伏发电技术 江西高校出版社 2009

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[10] 浅述太阳能热发电技术的发展历史和现状 中国自动化网新闻 [11] 惠晶 方光辉 新能源转换与控制技术 机械工业出版社 2008-02

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致谢

本论文是在指导赵老师的悉心指导下完成的。胡老师严谨治学的态度给我树立了榜样，使我受益匪浅。在此特向指导老师的关心和帮助表示诚挚的敬意和衷心的感谢！

在论文工作的过程中，保定英利新能源有限公司为我的课题研究提供了良好的条件，使我顺利完成了论文的工作，在此向他们致以崇高的谢意！

向在论文完成过程中给予我支持和帮助的老师、师傅、同事、同学们表示谢意！谢谢！