光伏发电技术系列讲座1光伏发电原理及发展现状

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2、学自动化工程系，江苏南京２１００９８）摘要：阐述了太阳能光伏发电系统的基本结构和工作原理，综述了国内外光伏发电技术的发展现状及发展趋势。关键词：太阳能；光伏电池；光伏阵列；光伏发电系统中图分类号：ＴＫ５１文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－５２７６（２０１０）０４－０１８６－０４Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｐａｒｔ１）ＴｈｅＳｅｒｉｅｓｏｆＬｅｃｔｕｒｅｓｏｎＰｈｏｔｏｖｏｈａｉｃＰｏｗｅｒＰｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＰｏｗｅｒＷＡＮＧＨｏｎｇ—ｈｕａ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｕｔｏｍ

3、ａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｎｂｅｓｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｌａｔｅｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙ；ｓｏｌａｒｃｅｌｌ；ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｒｒａｙ；

4、ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ０引言众所周知，太阳能是一种用之不竭、储量巨大的清洁一电流可再生能源，每天到达地球表面的辐射能量相当于数亿万桶石油燃烧的能量¨Ｊ，太阳能开发与利用正逐步成为各国政府重点发展的战略。热能和光能利用是太阳能应用的两种重要形式。“光伏发电”是利用光伏电池的光伏效应将太阳光的光能直接转换为电能的一种可再生、无污染的发电方式，正在全球范围内迅猛发展，其不仅要替代部分化石能源，而且未来将成为世界能源供应的主体，是世界各国可再生能源发展的重点。本文阐述了太阳能光伏发电系统的基本结构和工作原理，

5、综述了国内外光伏发电技术的发展现状及发展趋势。Ｐ，Ｎ区分别带正、负电，于是产生由Ｎ区指向Ｐ区的光生图１单晶硅光伏电池发电原理荔晶Ｉ建电’切１光伏电池的原理及发展现状１８３９年，法国的ＥｄｍｏｎｄＢｅｃｑｕｅｒｅｌ发现了“光伏效电动势；当外接负载后，则有电流从Ｐ区流出，经负载从Ｎ区流入光伏电池。图２为光伏电池等效电路，其中，，。。为与光伏电池面积、人射光辐照度成正比的光生电流（１ｃｍ２硅光伏电池的，口ｈ值为１６—３０ｍＡ…）；ｌｏ，，．ｈ分别为Ｐ—Ｎ结的正向电流、漏电流；串联电阻尺。主要由电池体电阻、电极导体电阻等组成（Ｒ。一

6、般＜１Ｑ）；旁漏电阻氏由硅片边缘不清洁或体内缺陷所致（Ｒ。ｈ一般为几ｋ１１）；ＲＬ为外接负载电阻，，￡，ｕ。分别为光伏电池输出电压、电流；当负载开路应”，即光照能使半导体材料内部的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流。光伏电池是基于半导体Ｐ—Ｎ结接受太阳光照产生光伏效应，直接将光能转换成电能的能量转换器。１９５４年，美国Ｂｅｌｌ实验室的Ｇ．Ｐｅａｒｓｏｎ等发明了单晶硅光伏电池，其原理如图１所示。图１中，太阳光照射到光伏电池表面，其吸收具有一定能量的光子，在内部产生处于非平衡状态的电子一空穴对；在Ｐ—Ｎ结内建电场的作用下，电

7、子、空穴分别被驱向Ｎ，Ｐ区，从而在Ｐ—Ｎ结附近形成与内建电场方向相反的光生电场；光生电场抵消Ｐ－Ｎ结内建电场后的多余部分使（Ｒ。＝∞）时，％即为开路电压‰，其与环境温度成反比、与电池面积无关（在１００ｍＷ／ｃｍ２的光谱辐照度下，硅光伏电池的虬一般为４５０—６００ｍＶＢｏ）。与图２对应的光伏电池解析模型为…：作者简介：王宏华（１９６３一），男，江苏泰州人，博士，现为河海大学教授、博士生导师。研究方向为新型交直流电力传动等。１８６?万方数据ｈｔｔｐ：ｆｆＺＺＨＤ．ｃｈｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．ｃｒｌＥ—ｍａｉｌ：ＺＺＨＤ＠ｃ

8、ｈａ＿ｉｎａｊｏｕｒｎａｌ．ｎｅｔ．Ｃｎ《机械制造与自动化＞技术讲座?王宏华?光伏发电原理及发展现状？毛‘，曲图３表明，一定的温度、照度下，光伏电池对应存在一）ｓ，㈡ｌＩＬ＝ｌｐｈ—１０一ｋ个可能的最大功率输出运行点（Ｐ一＝Ｕ～ｋ），但实际『口铲ｌ：工作点则是光伏电池伏安特性与负载伏安特性