新能源太阳能光伏发电技术1

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1、NorthChinaElectricPowerUniversity18-Jun-21李广凯Email:lgk@ncepu.edu.cn新能源发电技术第2章---1电力工程系DepartmentofElectricalEngineering目录第2章太阳能光伏发电技术2.1概述2.2太阳能电池工作原理2.3太阳能电池制造工艺2.4太阳能光伏发电系统设备构成2.5独立光伏发电系统2.6并网光伏发电系统本章小结2.1概述2.1.1太阳能及其利用方式(1)太阳能简介年龄据称已40多亿年，还有60多亿年太阳能实质是核聚变能每

2、秒发出能量22亿分之一到达地球地球一年接收到1.81018kWh太阳能量，相当于数万倍全球能耗太阳能特点“永恒”和“巨大”广泛性、分散性随机性、间歇性清洁性2.1.1太阳能及其利用方式(2)太阳能利用方式*发电光直接发电：光伏发电，光偶极子发电光间接发电：光热动力发电，光热离子发电，热光伏发电,光热温差发电,光化学发电,光生物发电(叶绿素电池),(太阳热气流发电)热利用高温利用(>800oC):高温太阳炉，熔炼金属中温利用(200-800oC):太阳灶，太阳热发电低温利用(<200oC):太阳能热水器，太阳能干燥

3、，海水淡化，太阳能空调制冷，太阳房，太阳能暖棚等2.1.1太阳能及其利用方式(3)太阳能利用方式**动力利用热气机-斯特林发动机(抽水或发电),光压转轮光化利用光聚合，光分解，光解制氢等生物利用速生植物（薪材林），油料植物，巨型海藻光－光利用太空反光镜，太阳能激光器，光导照明等2.1.2太阳能发电(1)太阳能发电方式通过热过程的“太阳能热发电”（间接发电）塔式发电抛物面聚光发电太阳能烟窗发电热离子发电热光伏发电温差发电不通过热过程的（直接发电）光伏发电光感应发电光化学发电光生物发电2.1.2太阳能发电(2)光伏发电

4、1839年法国物理学家A.E.Becqurel发现“光生伏达效应”(Photovoltaiceffect):即两片金属进入溶液构成的伏达电池受到阳光照射时会产生额外的电动势1883年，发现半导体硒和金属接触处发现固体“光伏效应”光伏器件：能产生光生伏达效应的器件通常把太阳光照射下的光电转换效率高的P-N结器件叫太阳能电池（Solarcell）1954年，美国贝尔电话实验室第一次作出了光电转换效率6%的单晶硅太阳能电池2.1.2太阳能发电(3)光感应发电有机高分子团－“光极化偶极子”处于原理性实验阶段在高分子团上安装

5、电极仍存困难光化学发电浸泡溶液中的电极受到光照后电极上有电流液结光化电池光电解电池光催化电池有工作稳定性问题光生物发电叶绿素电池发电有光老化问题2.1.3太阳能电池分类(1)按照基体材料来分晶体硅太阳能电池单晶硅太阳能电池片状多晶硅太阳能电池铸锭多晶硅太阳能电池筒状多晶硅太阳能电池球状多晶硅太阳能电池非晶硅太阳能电池PIN单结非晶硅薄膜太阳能电池双结非晶硅薄膜太阳能电池三结非晶硅薄膜太阳能电池微晶硅薄膜太阳能电池多晶硅薄膜太阳能电池2.1.3太阳能电池分类(2)按照基体材料来分纳米晶硅薄膜太阳能电池硒光电池化合物太

6、阳能电池硫化镉太阳能电池硒铟铜太阳能电池碲化镉太阳能电池砷化镓太阳能电池有机半导体太阳能电池按用途分空间太阳能电池地面太阳能电池光伏传感器2.1.3太阳能电池分类(3)按结构分同质结太阳能电池异质结太阳能电池肖特基结太阳能电池复合结太阳能电池液结太阳能电池按工作方式分平板太阳能电池聚光太阳能电池分光太阳能电池2.1.3太阳能电池分类(4)2.1.3太阳能电池分类(5)2.1.4太阳能光伏发电历史和现状(1)太阳能光伏发电发展历史（教材表2-2）1839年法国科学家贝克勒尔(Becqurel)发现“光生伏打效应”，即

7、“光伏效应”。1876年亚当斯等在硒片上发现固态光伏效应。1941年奥尔在硅上发现光伏效应。1954年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳电池，效率为6%。1959年第一个多晶硅太阳电池问世，效率达5%1960年硅太阳电池首次实现并网运行。1990-1998年，砷化镓太阳能电池和单晶硅电池效率分别达到32%和24.7%，德国、美国和荷兰分别提出光伏屋顶计划世界近10年来太阳电池年增长率和累计用量年份1995199619971998199920002001200220032004年产量0.0780.

8、0890.1260.1550.2010.2870.3910.5610.7441.2年增长率(％)11.814.24223.13042.935.74432.561.2累计用量(GW)0.5770.6650.7910.9461.1471.4351.8252.3873.1314.3312004太阳电池世界主要国家和地区生产情况中国太阳电池生产和累计安装量增长情况世