太陽能發(fā)電畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第1章 引言2</b></p><p>　　1.1傳統(tǒng)化石燃料的開發(fā)使用會帶來一系列的問題2</p><p>　　1.2太陽能具有的優(yōu)點(diǎn)3</p&g

2、t;<p>　　1.3太陽能的缺點(diǎn)如下3</p><p>　　1.4我國太陽能利用狀況3</p><p>　　1.5 國內(nèi)外太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策體系比較分析5</p><p>　　1.5.1國外太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策現(xiàn)狀5</p><p>　　1.5.2國外太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的成功實(shí)踐5</p><p&g

3、t;<b>　　摘要</b></p><p>　　在地球環(huán)境污染和能源形勢日趨嚴(yán)峻的今天，太陽能作為一種新型的綠色可再生能源，具有儲量大、利用經(jīng)濟(jì)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視，太陽能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是目前關(guān)注的焦點(diǎn)。本文綜述了太陽能發(fā)電的發(fā)展概況、研究動態(tài)及應(yīng)用前景。并對太陽能電池板的工作原理進(jìn)行介紹，還介紹和分析了電源逆變技術(shù)的相關(guān)理論和實(shí)現(xiàn)方法，并根據(jù)這些理論設(shè)計(jì)了帶有自調(diào)節(jié)功

4、能的太陽能發(fā)電裝置.</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　光伏發(fā)電；熱氣流發(fā)電；溫差發(fā)電；太陽能電池；煙囪發(fā)電</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the background of serious pollution a

5、nd energy crisis today; the solar energy, as a novel green and renewable energy, which is abundant, economic and non-pollution, attracts lots of attentions; and the application of the solar thermoelectric and photovolta

6、ic energy technology has been the focus which people attend to. The survey, development and application foreground of solar thermoelectric and photovoltaic energy technology are given and the study of solar hybrid genera

7、tor system are pr</p><p><b>　　Key words</b></p><p>　　photovoltaic power; Solar hot air-flows power thermoelectric power; Solar cell; chimney power.</p><p><b>　　第1章

8、 引言</b></p><p>　　能源是現(xiàn)代社會存在和發(fā)展的基石。隨著全球經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，能源消費(fèi)也相應(yīng)的持續(xù)增長。隨著時間的推移，化石能源的稀缺性越來越突顯，且這種稀缺性也逐漸在能源商品的價格上反應(yīng)出來。在化石能源供應(yīng)日趨緊張的背景下，大規(guī)模的開發(fā)和利用可再生能源已成為未來各國能源戰(zhàn)略中的重要組成部分。</p><p>　　1.1傳統(tǒng)化石燃料的開發(fā)使用會帶來一系列的問題

9、</p><p><b>　　(1)能源短缺</b></p><p>　　由于常規(guī)能源的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，不能滿足其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。從長遠(yuǎn)來看，全球已探明的石油儲量只能用到2020年，天然氣也只能延續(xù)到2040年左右，即使儲量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。因此，如不盡早找到化石能源的替代能源，人類遲早將面臨化石燃料枯竭的危

10、機(jī)局面。</p><p><b>　　(2)環(huán)境污染</b></p><p>　　當(dāng)前，由于燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量;局部</p><p>　　地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土。這些問題最終將迫使人們改變能源結(jié)構(gòu)，依靠利用太陽能等可再生潔凈能源來解決。<

11、/p><p><b>　　(3)溫室效應(yīng)</b></p><p>　　化石能源的利用不僅造成環(huán)境污染，同時由于排放大量的溫室氣體而產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全球氣候變化。這一問題己提到全球的議事日程，其影響甚至</p><p>　　己超過了對環(huán)境的污染，有關(guān)國際組織已召開多次會議，限制各國COZ等溫室氣體的排放量。</p><p>

12、　　太陽能具有資源豐富、取之不盡、用之不竭、處處均可開發(fā)利用、無需開采和運(yùn)輸、不會污染環(huán)境和破壞生態(tài)平衡等特點(diǎn)。我國是太陽能資源十分豐富的國家之一，太陽能的開發(fā)利用將有巨大的潛力和市場前景，它不僅能帶來良好的社會效益和環(huán)境效益，而且還具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是一個十分誘人的新能源與可再生能源 。</p><p>　　太陽是地球永恒的能源，它以光輻射的形式每秒鐘向太空發(fā)射約3.8×10 20 MW能量，其中1

13、/（22×10^8 ）投射到地球表面。到達(dá)地球大氣層外的太陽輻射能為132.8～141.8MW/cm²,被大氣反射、散射、或吸收之后，約有70%投射到地面。地球上一年中接收到的太陽能輻射高達(dá)1.8×10^18 KW?h，是全球能耗的數(shù)萬倍。</p><p>　　巨大的太陽能是地球萬物生長之源，除了其永恒和巨大外，它還具有廣泛性、分散性、隨機(jī)性、間歇性、區(qū)域性和清潔性等特點(diǎn)。在石油、天

14、然氣和核礦藏日趨枯竭的今天，充分利用太陽能顯然具有持續(xù)供能和環(huán)境保護(hù)的雙重意義。</p><p>　　1.2太陽能具有的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　?。?）普遍。陽光普照大地，處處都有太陽能，可以就地利用，不需要到處尋找，更不需要火車、輪船、汽車等日夜不停運(yùn)輸。這對解決偏遠(yuǎn)地區(qū)以及交通不便的鄉(xiāng)村、海島的能源供應(yīng)，具有很大的優(yōu)越性。</p><p>　?。?）無害。利用太

15、陽能作為能源，沒有廢渣、廢料、廢水、廢氣排出，沒有噪音 ，不產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)，因而不會污染環(huán)境，沒有公害</p><p>　?。?）長久。只要有太陽存在，就有太陽能。因此利用太陽能作為能源，可以說是取之不盡用之不竭。</p><p>　?。?）巨大。一年內(nèi)到達(dá)地面的太陽能總量，要比地球上現(xiàn)在每年消耗的各種能源的總量大幾萬倍。 </p><p>　　1.3

16、太陽能的缺點(diǎn)如下</p><p>　?。?）分散性。分散性即能量密度低。晴朗白晝的正午，在垂直于太陽光方向上的地面上，1m²面積所能接受的太陽能平均只有1KW左右。作為一種能源，這樣的能量密度是很低的</p><p>　?。?）隨機(jī)性。由于受氣候、季節(jié)等因素的影響，到達(dá)某一地面的太陽 直接輻射能是極不穩(wěn)定的。</p><p>　?。?）間歇性。到達(dá)地

17、面的太陽能 隨晝夜的交替而變化。這就使得大多數(shù)太陽能設(shè)備夜間無法工作。為克服夜間沒有太陽直接輻射、散射也很微弱造成的困難，就需要研究和配備儲能設(shè)備，以便在晴天把太陽能收集并儲存起來，供夜晚或陰雨天使用。</p><p>　　1.4我國太陽能利用狀況</p><p>　　我國幅員廣大，有著十分豐富的太陽能資源。據(jù)估算，我國陸地表面每年接</p><p>　　收的太陽輻

18、射能約為50x10'kJ，全國各地太陽年輻射總量達(dá)335～837kJ/cm²,中值為586kJ/cm²。從全國太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙古南部、山西、陜西北部、河北、山東、遼寧、吉林西部、云南中部和西南部、廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量很大。尤其是青藏高原地區(qū)最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大氣層薄而清潔，透明度好，緯度低，日照

19、時間長。例如被人們稱為“日光城”的拉薩市，1961年至1970年的平均值，年平均日照時間3005.7h，相對日照為68，年平均晴天為108.5天，陰天為98.8天，年平均云量為4.8太陽總輻射為816kJ/cm²，比全國其它省區(qū)和同緯度的地區(qū)都高。全國以四川和貴州兩省的太陽年輻射總量最小，其中尤以四川盆地為最，那里雨多、霧多，晴天較少。例如素有“霧都”之稱的成都市，年平均日照時數(shù)僅為1152.2h，相對日照為26，年平均晴天為

20、24.7天，陰天達(dá)244.6天，年平均云量高8.4。其它地區(qū)的太陽年輻射總量居中。</p><p>　　我國太陽能資源分布的主要特點(diǎn)有:太陽能的高值中心和低值中心都處在北緯22º～35º“這一帶，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心;太陽年輻射總量，西部地區(qū)高于東部地區(qū)，而且除西藏和新疆兩個自治區(qū)外，基本上是南部低于北部。</p><p>　　按接受太陽能輻射量的大小

21、，全國大致上可分為五類地區(qū):</p><p><b>　　一類地區(qū)</b></p><p>　　全年日照時數(shù)為3200-3300小時，輻射量在670-837kJ/cm²。相當(dāng)于225～</p><p>　　285kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等地。這是我國太陽能資源最豐富的地區(qū)，與印度和巴基

22、斯坦北部的太陽能資源相當(dāng)。特別是西藏，地勢高，太陽光的透明度也好，太陽輻射總量最高值達(dá)921kJ/cm，僅次于撒哈拉大沙漠，居世界第二位，其中拉薩是世界著名的陽光城。</p><p><b>　　二類地區(qū)</b></p><p>　　全年日照時數(shù)為3000～3200小時，輻射量在586～670kJ/cm²，相當(dāng)于200～225kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要

23、包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。此區(qū)為我國太陽能資源較豐富區(qū)。</p><p><b>　　三類地區(qū)</b></p><p>　　全年日照時數(shù)為2200～3000小時，輻射量在502～586kJ/cm²，相當(dāng)于170～200kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆

24、北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。</p><p><b>　　四類地區(qū)</b></p><p>　　全年日照時數(shù)為1400～2200小時，輻射量在419～502kJ/cm²。相當(dāng)于140～</p><p>　　170kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要是長江中下游、福建、浙江和廣東

25、的一部分地區(qū)，春夏多陰雨，秋冬季太陽能資源還可以。</p><p><b>　　.五類地區(qū)</b></p><p>　　全年日照時數(shù)約1000～1400小時，輻射量在335～419kJ/cm²。相當(dāng)于115～140kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括四川、貴州兩省。此區(qū)是我國太陽能資源最少的地區(qū)。</p><p>　　1.5 國內(nèi)外太

26、陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策體系比較分析</p><p>　　“太陽能應(yīng)用的快速增長是從1970年開始的，在一定程度上歸因于人們越來越關(guān)注化石燃料供應(yīng)的減少，但這也是由于人們越來越關(guān)注環(huán)境問題”。為了解決人類生存問題，開發(fā)和利用太陽能已經(jīng)成為世界各國的一種戰(zhàn)略選擇。對此，世界各國政府都把太陽能發(fā)展政策作為其政府公共政策的一個重要組成部分。從全世界能源消費(fèi)的角度來看:“自1970年到2000年，一次能源消費(fèi)從4900增加到87

27、52百萬噸油當(dāng)量(mtoe)， 30年增長了79%。另外，根據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)(IEA)的預(yù)測"2030年世界的一次能源需求量將達(dá)到152.7億噸油當(dāng)量(TOE )比2000年增加66% 。"因此，各國政府都通過一系的太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展扶持政策，使得太陽能產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了一個前所未有的跳躍式發(fā)展時期。</p><p>　　1.5.1國外太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策現(xiàn)狀</p><p>　　發(fā)展

28、太陽能是人類理想的替代化石能源的有效途徑，各國政府都極大地關(guān)注太陽能的開發(fā)和利用，通過政策激勵市場的手段，不斷地提高太陽能利用的技術(shù)水平。當(dāng)今社會，規(guī)模經(jīng)濟(jì)越來越發(fā)揮著重要的作用，“到2020年太陽能光伏價格有望跌至每千瓦時15美分以下。</p><p>　　1.5.2國外太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的成功實(shí)踐</p><p>　　發(fā)達(dá)國家太陽能產(chǎn)業(yè)的開發(fā)利用技術(shù)和發(fā)展政策都已成熟，并進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)

29、階段。其代表國家有:美國、德國、日本、英國、以色列等，其相應(yīng)的作法十分具有借鑒意義。</p><p>　　1.5.2.1美國實(shí)踐</p><p>　　美國作為全世界最大的能源消費(fèi)國，歷屆政府都將開發(fā)新能源確定為能源政策重點(diǎn)。因此，美國太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策激勵力度大，并且能較好地協(xié)調(diào)各方利益關(guān)系。因此，太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，與太陽能熱水系統(tǒng)(主要是平板式集熱器)相比，美國更熱衷于太陽能發(fā)電的普及

30、，因?yàn)?，光伏發(fā)電供應(yīng)的不僅僅是熱水，而且是整個房子所需要的電力。</p><p><b>　　①法律法規(guī)</b></p><p>　　美國政府級光伏發(fā)電計(jì)劃于1973年制定，對近、中、遠(yuǎn)期的發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行了明確地規(guī)劃。并于1980年又將光伏發(fā)電正式列入公共電力規(guī)劃。1988年，美國實(shí)施的PVUSA計(jì)劃，建立了集中型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。美國政府又于1992年頒布了新的光伏發(fā)

31、展計(jì)劃。1995年實(shí)施與屋頂結(jié)合PVBONUS計(jì)劃。美國1997年又宣布了“克林頓總統(tǒng)百萬太陽能屋頂光伏計(jì)劃”即:到2010年在100萬個建筑物屋頂或其它可以安裝太陽能系統(tǒng)的部位，安裝包括太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能空氣集熱系統(tǒng)和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。美國通過“百萬太陽能屋頂光伏計(jì)劃”方案的實(shí)施，在2010年，系統(tǒng)安裝成本降至2美元//W，而當(dāng)年減產(chǎn)CO²排放為3,510kt。</p><p><b>

32、;　　②技術(shù)支持類政策</b></p><p>　　2009年，美國聯(lián)邦級政策《可再生能源鼓勵政策投資稅收抵扣法》出臺。其主要內(nèi)容是給予太陽能光伏發(fā)電及其他太陽能相關(guān)發(fā)電技術(shù)的使用者(包括居民和商業(yè)區(qū)企業(yè))相應(yīng)的稅收抵扣和加速折舊期。</p><p><b>　?、凼袌鲋晤愓?lt;/b></p><p>　　“在美國，提供了未來光伏

33、產(chǎn)能安裝不斷增長的最具有潛力的政策體系是可再生能源配額標(biāo)準(zhǔn)(RPS)。"配額制規(guī)定了清潔能源發(fā)電與發(fā)電總數(shù)額的比例，而這其中實(shí)施得比較好的是加利福尼亞州與得克薩斯州。例如:加州政府為在公用建筑、商業(yè)建筑或住宅等建筑物的屋頂上安裝太陽能設(shè)備的企業(yè)或家庭，給予各項(xiàng)補(bǔ)貼。美國出臺的《2005年能源政策法》規(guī)定:凡是安裝太陽能設(shè)施的家庭均可獲得稅收上的優(yōu)惠政策。2009年，奧巴馬推行新能源政策，在能源發(fā)展戰(zhàn)略中，又以太陽能及風(fēng)力發(fā)電為

34、重點(diǎn)。并為挽救美國經(jīng)濟(jì)推出了有“綠色經(jīng)濟(jì)復(fù)興計(jì)劃”之稱的消費(fèi)刺激計(jì)劃，該項(xiàng)計(jì)劃具體地指出了太陽能等可再生能源發(fā)電在美國總發(fā)電量中的比例。另外，美國通過稅收減免政策，鼓勵安裝太陽能熱水系統(tǒng)?？梢?，美國是市場占主導(dǎo)，注重市場推廣。以節(jié)能為主要內(nèi)容，由國家發(fā)行節(jié)能債券，政府為太陽能項(xiàng)目提供信貸擔(dān)保。</p><p>　　1.5.2.2德國實(shí)踐</p><p>　　德國是一個資源緊缺的能源消費(fèi)大國

35、，為了緩解對能源進(jìn)口的依賴，德國政府一直重視太陽能產(chǎn)業(yè)的開發(fā)與利用。在太陽能熱水系統(tǒng)中，平板式集熱器仍然是市場的主導(dǎo)。</p><p><b>　?、俜煞ㄒ?guī)</b></p><p>　　1990年德國制定了《電力輸送法》，規(guī)定“中型到大型電力用戶按居民電價的90%支付風(fēng)能、太陽能、水力以及生物質(zhì)能生產(chǎn)的電力。又于1999年，推行了‘10萬太陽能屋頂計(jì)劃’，通過優(yōu)惠政

36、策，從而有效地激發(fā)居民在自家庭院或屋頂安裝太陽能發(fā)電設(shè)各的自覺性，使得太陽能光伏安裝量激增。2000年開始生效的《可再生能源法》，以法律保證企業(yè)和居民購買和使用光伏發(fā)電能源時應(yīng)得到的價格補(bǔ)貼，同時，對可再生能源進(jìn)入市場提供了政策支持。2004</p><p>　　年德國政府進(jìn)一步修正了《可再生能源法》，成為太陽能光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的福音。2009年制定新的《可再生能源采暖立法》，要求新建筑必須要與可再生能源系統(tǒng)結(jié)合

37、，而消費(fèi)者們更傾向于太陽能系統(tǒng)的安裝。</p><p><b>　?、诩夹g(shù)支持類政策</b></p><p>　　2000年，為鼓勵太陽能生產(chǎn)廠商縮減技術(shù)成本，德國政府引入“稅收返還”政策。該政策極大吸引了投資者積極性，充分顯示出政策給太陽能市場帶來持續(xù)發(fā)展。</p><p><b>　　③市場支撐類政策</b></

38、p><p>　　2010年4月，德國政府提出削減太陽能鼓勵政策力度，盡管德國政府在力度上削減對光伏產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼，但這并不意味著政府將取消對太陽能產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼政策，新一輪的補(bǔ)貼政策將繼續(xù)推動德國太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　德國強(qiáng)調(diào)良好的法律環(huán)境，根據(jù)太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢，審時度勢地對法律條款進(jìn)行修訂，使得太陽能產(chǎn)業(yè)在進(jìn)一步完善的相關(guān)法律支持下較快發(fā)展。同時，注重太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，以及配

39、套政策的出臺。</p><p>　　1.5.2.3日本實(shí)踐</p><p>　　日本最早推出太陽能發(fā)展政策，其資源非常貧乏，能源對外依存度極高。</p><p><b>　　①法律法規(guī)</b></p><p>　　早在1974年，就公布了“陽光計(jì)劃”，旨在改變其能源主要依靠進(jìn)口的狀況，并不斷地?cái)U(kuò)大各種新能源的開發(fā)與利用，

40、從而尋找化石能源的替代燃料，以保持自身穩(wěn)定的能源供給，以便減少環(huán)境污染。1981年，“月光計(jì)劃”啟動，著重研究開發(fā)推動燃料電池。1979年實(shí)施了《節(jié)約能源法》。1993年，又將“陽光計(jì)劃”、“月光計(jì)劃”與“地球環(huán)境技術(shù)開發(fā)計(jì)劃”合并推出了“新陽光計(jì)劃”，即綜合了原來各自獨(dú)立的3個領(lǐng)域:環(huán)境、節(jié)能和新能源。</p><p>　　1997年頒布了《關(guān)于促進(jìn)新能源利用的特別措施法》明確提出了新能源利用的指導(dǎo)方針。200

41、3年實(shí)施的《電力設(shè)施利用新能源特別措施法》規(guī)定了新能源電力的利用目標(biāo)，對太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。同年，日本出臺《可再生能源標(biāo)準(zhǔn)法》，規(guī)定了能源公司必須提供的可再生能源所占比例。</p><p>　　《京都議定書》于2005年生效，日本是其倡導(dǎo)國。2006年，日本編制了《新國家能源戰(zhàn)略》對各項(xiàng)節(jié)能減排措施的實(shí)施提供了法律支持。</p><p><b>　　②技術(shù)支持類政策&l

42、t;/b></p><p>　　日本2008年成立國際研究機(jī)構(gòu)，由國內(nèi)外專家專項(xiàng)研究太陽能板的新型技術(shù)，以降低成本。2009年，日本重新啟動太陽能鼓勵政策，安排?？钛a(bǔ)助太陽能電池技術(shù)創(chuàng)新。</p><p><b>　?、凼袌鲋晤愓?lt;/b></p><p>　　從2007年開始，日本停止對住戶安裝太陽能的獎勵方案，使其太陽能市場出現(xiàn)萎縮

43、。2008年發(fā)布了“太陽能發(fā)電普及行動計(jì)劃”，該計(jì)劃制定了日本2030年的太陽能發(fā)電目標(biāo)和3至5年后太陽能系統(tǒng)電池價格預(yù)期。同年，致力于推動太陽能的普及，日本頒布了《綠色電力證書制度》，補(bǔ)貼引進(jìn)太陽能發(fā)電的普通住戶。同年，日本制定太陽能剩余電力回收政策，該政策是一個全民參與的能源利用推廣政策。即由電力公司以原成本價2倍的價格回收太陽能發(fā)電剩余電力，其產(chǎn)生的成本將不動用國家的稅金，而是由國民平攤負(fù)擔(dān)，且該項(xiàng)制度將實(shí)施10年。到目前為止，日

44、本住宅使用太陽能發(fā)電裝置的已達(dá)到80%。而日本政府還在繼續(xù)規(guī)劃，將進(jìn)一步擴(kuò)大太陽能發(fā)電裝置的安裝規(guī)模。</p><p>　　日本是以技術(shù)支持為導(dǎo)向，注重技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的提高。政府通過價格機(jī)制使消費(fèi)者競相購買技術(shù)含量高的產(chǎn)品，從而激活企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的內(nèi)在動力，使得高水平的技術(shù)不斷地持續(xù)供給。</p><p>　　1.5.2.4英國實(shí)踐</p><p>　

45、　在太陽能熱水器領(lǐng)域，英國研制出了米能超級太陽能健康熱水器，解決了水質(zhì)問題。其平板式集熱器比真空管式集熱器的市場份額高出20% 。</p><p><b>　?、俜煞ㄒ?guī)</b></p><p>　　2002年，英國政府頒布《可再生能源義務(wù)令》，強(qiáng)制提高可再生能源在電力生產(chǎn)中的比例。同年，英國政府又提出百萬“綠色住宅”計(jì)劃，政府通過增值稅等優(yōu)惠政策支持居民用10年的時

46、間，建設(shè)100萬棟“綠色住宅”。</p><p><b>　?、诩夹g(shù)支持類政策</b></p><p>　　2010年，英國太陽能補(bǔ)貼政策出臺，進(jìn)一步促進(jìn)了太陽能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用技術(shù)的研究。</p><p><b>　?、谑袌鲋晤愓?lt;/b></p><p>　　2003年，實(shí)施的太陽能屋頂計(jì)劃，即投入4

47、00萬英鎊資助18個位于北愛爾蘭、蘇格蘭、威爾斯和英格蘭的公共建筑物太陽能屋頂。2004-年，英國成為能源凈進(jìn)口國，其對進(jìn)口天然氣和石油依賴程度不斷增加的事實(shí)，促使英國政府更加致力于新能源開發(fā)與利用。為提高本國太陽能廠產(chǎn)品銷售，英國政府于2010年推動新的太陽能發(fā)電補(bǔ)貼方案，又因當(dāng)年德國下調(diào)上網(wǎng)電價補(bǔ)貼政策，從而相應(yīng)地加劇了供應(yīng)商們看好英國市場，使得其太陽能市場急速增長。2010年4月，英國實(shí)行太陽能光伏補(bǔ)貼，旨在促進(jìn)市場增長強(qiáng)勁。&l

48、t;/p><p>　　英國通過支持性計(jì)劃，強(qiáng)制可再生能源使用比例在電力生產(chǎn)中不斷提升。通過英國政府頒發(fā)的特別綠色證書，證明發(fā)電企業(yè)的可再生電力發(fā)電是經(jīng)過許可的。</p><p>　　1.5.2.5以色列實(shí)踐</p><p>　　以色列國土60%多的面積位于沙漠地帶，其太陽能資源很豐富。以色列政府和科研機(jī)構(gòu)高度重視太陽能產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)研究與開發(fā)，推行了上網(wǎng)電價政策。并與歐洲

49、、美國和澳洲等國家和地區(qū)建立了廣泛的合作關(guān)系，因此，太陽能產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)位于世界領(lǐng)先行列。早在1980年，為激發(fā)居民安裝太陽能熱水器的自覺性，以色列頒布了強(qiáng)制安裝太陽能熱水器法令，即“所有建筑物的供熱水裝置或系統(tǒng)必須是由太陽能供熱，否則不得建造。促進(jìn)了太陽熱水器的普及，現(xiàn)全國家庭太陽熱水器的普及率已達(dá)85%。" </p><p>　　2008年，為普及太陽能私人發(fā)電，以色列電力部門決定對在屋頂安裝太陽能發(fā)

50、電裝置的住戶可以將富余電力以優(yōu)惠的價格出售給國家電網(wǎng)。</p><p>　　以色列強(qiáng)調(diào)太陽能熱水器的強(qiáng)制安裝，即不需要政府提供財(cái)政補(bǔ)貼，而是通過政策在用戶端實(shí)施強(qiáng)制安裝，有效促進(jìn)太陽能熱水器市場的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，促進(jìn)技術(shù)水平的提高。</p><p>　　第2章 太陽能光伏發(fā)電</p><p>　　將吸收的太陽能輻射熱能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電技術(shù)稱為太陽能熱發(fā)電技術(shù)。太陽能熱

51、發(fā)電技術(shù)包括兩大類型：一類是利用太陽能直接發(fā)電，這種發(fā)電技術(shù)目前或處于原理性試驗(yàn)階段，或功率很小，均未進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用；另一類是將太陽能通過熱機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，其基本組成與常規(guī)發(fā)電設(shè)備類似，只不過其熱能是從太陽能轉(zhuǎn)化而來的，這類技術(shù)已達(dá)到實(shí)際應(yīng)用水平。</p><p>　　2. 1太陽能光伏系統(tǒng)簡介</p><p>　　半導(dǎo)體在太陽光照射下產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象被稱為光伏效應(yīng)，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是

52、利用太陽能電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。</p><p>　　2.1.1太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展歷史</p><p>　　早在1839年，法國科學(xué)家貝克雷爾(Becqurel)就發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏打效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。1954年，美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國

53、貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽電池，誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。雖然太陽能光伏發(fā)電取得了長足的進(jìn)步，但比計(jì)算機(jī)和光纖通訊的發(fā)展要慢的多。其原因可能是人們對信息的追求特別強(qiáng)烈，而常規(guī)能源還能滿足人類對能源的需求。1973年的石油危機(jī)和90年代的環(huán)境污染問題大大促進(jìn)了太陽光伏發(fā)電的發(fā)展。其發(fā)展過程簡列如下:</p><p>　　1893年法國科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“光生伏打效應(yīng)”，即“光伏效應(yīng)”

54、1930年朗格首次提出用“光伏效應(yīng)”制造“太陽電池”，使太陽能變成電能。1941年奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。1954年恰賓和皮爾松在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室，首次制成了實(shí)用的單晶太陽能電池，效率為6%。同年，韋克爾首次發(fā)現(xiàn)了砷化嫁有光伏效應(yīng)，并在玻璃上沉積硫化福薄膜，制成了第一塊薄膜太陽電池。1955年吉尼和羅非斯基進(jìn)行材料的光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)化設(shè)計(jì)。同年，第一個光電航標(biāo)燈問世。1957年硅太陽電池效率達(dá)8%0 1958年太陽電池首次在空間應(yīng)用，裝備美

55、國先鋒1號衛(wèi)星電源。1990年德國提出“1000個光伏屋頂計(jì)劃”，每個家庭的屋頂裝3個 5kWp光伏電池。1995年高效聚光砷化嫁太陽能電池效率達(dá)32%，1997年美國提出“克林頓總統(tǒng)百萬太陽能屋頂計(jì)劃”，在2010年以前為100萬戶，每戶安裝3～5kWp光伏板。自1996年以來，世界光伏發(fā)電高速發(fā)展。表現(xiàn)在幾種主要太陽電池效率不斷提高，總產(chǎn)量年增幅保持在30%～40%, 1998年己達(dá)200MWp;應(yīng)用范圍越來越廣，尤其是光伏技術(shù)的

56、屋頂計(jì)劃，為光伏發(fā)電展現(xiàn)了無限光明的前途。</p><p>　　2.2.1光伏系統(tǒng)基本組成</p><p>　　一套基本的太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能光伏板、充電控制器、逆變器和蓄電池構(gòu)成，下面對各部分的功能做一個簡單的介紹:</p><p><b>　　1.太陽能光伏板</b></p><p>　　太陽光伏板的作用是將太陽

57、輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，供負(fù)載使用或存貯于蓄電池內(nèi)備用。太陽能光伏板一般又分為:單晶硅電池光伏板、多晶硅電池光伏板和非晶硅光伏板(圖2. 1)。這些光伏板因?yàn)榻M成的不同因而具有不同的外觀和發(fā)電效率，它們的特點(diǎn)為:</p><p>　　(1)單晶硅光伏電池:表面規(guī)則穩(wěn)定，通常為黑色。電池形狀為lOcm～15cm</p><p>　　的方形或圓形單元。效率約為14%～17%。</p>

58、<p>　　(2)多晶硅光伏電池:結(jié)構(gòu)清晰，通常呈藍(lán)色，晶狀結(jié)構(gòu)形成美麗的圖案。電池的尺寸可任意裁剪，可以無固定的大小單元。效率約為12%～14%。</p><p>　　(3)非晶硅光伏電池:具有透光性，透光度可從5%～75%，當(dāng)然，隨著透光性的增加，光電池的轉(zhuǎn)化效率會隨著下降，運(yùn)用到建筑上的最理想的透光度為25%。效率約為5%～7% 。</p><p><b>　

59、　2.充電控制器</b></p><p>　　在不同類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，充電控制器不盡相同，其功能多少及復(fù)雜程度差別很大，這需根據(jù)系統(tǒng)的要求及重要程度來確定。充電控制器主要由電子元件、儀表、繼電器、開關(guān)等組成。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，充電控制器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，快速、平穩(wěn)、高效的為蓄電池充電，并在充電過程中減少損耗、盡量延長蓄電池的使用壽命;同時保護(hù)蓄電池，避免過充電和過

60、放電現(xiàn)象的發(fā)生。如果用戶使用直流負(fù)載，通過充電控制器還能為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電(由于天氣的原因，太陽電池方陣發(fā)出的直流電的電壓和電流不是很穩(wěn)定)。</p><p><b>　　3.逆變器</b></p><p>　　逆變器的作用就是將太陽能電池方陣和蓄電池提供的低壓直流電逆變成220伏交流電，供給交流負(fù)載使用。</p><p><b>

61、;　　4.蓄電池組</b></p><p>　　蓄電池組是將太陽能光伏方陣發(fā)出直流電貯藏起來，供負(fù)載使用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池處于浮充放電狀態(tài)，夏天日照量大，除了供給負(fù)載用電外，還對蓄電池充電;在冬天日照量少，這部分貯存的電能逐步放出。白天太陽能電池方陣給蓄電池充電，(同時方陣還要給負(fù)載用電)，晚上負(fù)載用電全部由蓄電池供給。因此，要求蓄電池的自放電要小，而且充電效率要高，同時還要考慮價格和使用是否

62、方便等因素。常用的蓄電池有鉛酸蓄電池和硅膠蓄電池，要求較高的場合也有價格比較昂貴的鎳鍋蓄電池。</p><p><b>　　太陽能光伏系統(tǒng)</b></p><p>　　2.2.2光伏系統(tǒng)的分類</p><p>　　太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)分為二大類:獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。其中獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)又分為:直流負(fù)載獨(dú)立系統(tǒng):交流負(fù)載獨(dú)立系統(tǒng)。獨(dú)立運(yùn)行的

63、光伏發(fā)電系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲能裝置，主要用于無電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和人口分散地區(qū)，整個系統(tǒng)造價高;在有公共電網(wǎng)的地區(qū)，光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)連接并網(wǎng)運(yùn)行，省去蓄電池，不僅可以大幅度降低造價，而且具有更高的發(fā)電效率和更好的環(huán)保性能。</p><p>　　2.2.3光伏系統(tǒng)的應(yīng)用</p><p>　　光伏技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了人們的生活的各個方面，它的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，并且發(fā)揮著越來越大的作用。光伏發(fā)電的各種

64、應(yīng)用包括:</p><p><b>　　(1)太空領(lǐng)域:</b></p><p>　　光伏技術(shù)最早的應(yīng)用領(lǐng)域就是在太空，它是作為人造衛(wèi)星的電源。</p><p><b>　　(2)交通領(lǐng)域:</b></p><p>　　如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標(biāo)志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無

65、線電話亭、無人值守道班供電等。</p><p>　　(3)通訊/通信領(lǐng)域:</p><p>　　太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng);農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS等。</p><p>　　(4)家庭燈具電源:</p><p>　　如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等

66、。</p><p><b>　　(5)光伏電站:</b></p><p>　　IOKW～50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光(柴)互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。</p><p><b>　　(6)太陽能建筑:</b></p><p>　　將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來

67、一大發(fā)展方向。</p><p>　　可見，光伏與建筑結(jié)合是未來光伏應(yīng)用中最重要的領(lǐng)域之一，光伏電池己經(jīng)能配合建筑物的外觀或空間機(jī)能而結(jié)合成為一體，隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，光伏組件的成本會很快下降，與光伏系統(tǒng)一體化的建筑會如雨后春筍般出現(xiàn)在我們身邊。</p><p>　　2.3 國內(nèi)外光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　在社會發(fā)展的歷史長河中，人類有利用太陽能進(jìn)行生產(chǎn)

68、和生活已經(jīng)具有很長一段歷史，但是將太陽能作為一種新興的能源和動力并加以利用僅有二百多年歷史。在20世紀(jì)70年代，法國的工程師羅門.德.考克斯發(fā)明了第一臺由太陽能驅(qū)動的發(fā)動機(jī)，掀開了人類利用太陽能嶄新的一頁。20世紀(jì)70年代，人們意識到了化石能源在未來必然消耗殆盡，并且在使用化石能源的過程中出現(xiàn)了許多的環(huán)境問題。為了解決在使用化石能源過程中出現(xiàn)的問題，人們開始尋找其它可以替代化石能源的新型能源。在這一時期，太陽能技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步。&l

69、t;/p><p>　　美國政府在1973年制定了太陽光發(fā)電計(jì)劃，1980年又將光伏發(fā)電列入公共電力計(jì)劃，向光伏發(fā)電行業(yè)投入了大量的人力和物力。1992年，美國政府頒布了新的光伏發(fā)電計(jì)劃，制定了發(fā)展太陽能技術(shù)的長遠(yuǎn)目標(biāo)。1996年，在美國能源部的大力支持下，美國政府開始了一項(xiàng)“光伏建筑物計(jì)劃”，總投資約20億美兀。1997年，美國又率先發(fā)起“太陽能屋頂計(jì)劃”。日本政府在1974年提出了“陽光計(jì)劃”，開始發(fā)展太陽能技術(shù)。

70、1994年，日本又提出“新陽光計(jì)劃’，制定了發(fā)展太陽能技術(shù)的長期計(jì)劃。日本政府相繼頒布了一系列發(fā)展包括太陽能在內(nèi)的可再生能源的法規(guī)，這一系列政策極大地推動了該國太陽能技術(shù)的發(fā)展。德國是最先倡導(dǎo)和發(fā)展太陽能的國家之一。在1990年，德國政府便提出了"1000太陽能屋頂計(jì)劃”，在1998年又提出了“10萬太陽能屋頂計(jì)劃”，將光伏發(fā)電與建筑巧妙地結(jié)合起來。德國政府在2000年頒布的“可再生能源法”極大地促進(jìn)了太陽能技術(shù)的發(fā)展，使德國

71、的光伏發(fā)電市場從1999年的12MW增加到2003年的130MW，同時成本降低了20% 。</p><p>　　意大利、法國、瑞士、荷蘭和西班牙都有促進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的相關(guān)計(jì)劃，并投入大量的資金發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)，以促進(jìn)其工業(yè)化。從世界范圍內(nèi)來講，光伏發(fā)電已經(jīng)完成初期開發(fā)和規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展，其應(yīng)用范圍幾乎遍及所有用電領(lǐng)域。各國研究開發(fā)工作一直圍繞著降低光伏發(fā)電成本，其中研究高效率的光伏電池和各種薄膜電池是研究的熱點(diǎn)

72、。澳大利亞新南威爾士大學(xué)研制的高效單晶硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率己高達(dá)22%，美國、日本和德國研制的光伏電池的效率也達(dá)到了22%。目前，多晶硅薄膜電池成為了世界關(guān)注的一個重要熱點(diǎn)，其轉(zhuǎn)換效率與過去相比有了很大的提高，其轉(zhuǎn)換效率達(dá)20%。將光伏發(fā)電技術(shù)與建筑相結(jié)合是目前大規(guī)模利用光伏發(fā)電技術(shù)的主要研究熱點(diǎn)，美國、日本和歐盟各國均投入大量資金進(jìn)行這方面研究。除了在屋頂安裝光伏電池外，現(xiàn)在已經(jīng)研發(fā)出將光伏電池裝在屋頂瓦片和光伏幕墻等產(chǎn)品。2001年以

73、來，全世界光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量的一半左右為各種類型的與建筑相結(jié)合的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。</p><p>　　我國1958年開始研制光伏電池，并在1959年研究出了第一塊有實(shí)用價值的光伏電池。1971年，光伏電池首次應(yīng)用在衛(wèi)星上作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的電源，開始了光伏電池應(yīng)用的研究。1973年，首次進(jìn)行了利用光伏電池向燈浮標(biāo)供電的試驗(yàn)，開始了光伏電池的地面應(yīng)用。經(jīng)過40多年的不懈努力，我國的光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)具有了一定的技術(shù)基

74、礎(chǔ)。1982年在甘肅榆中縣建成國內(nèi)第一座 1 OKW光伏電站，解決了20余戶農(nóng)民照明電。1989年至2001年在西藏建設(shè)了7座光伏電站，總功率達(dá)420KW 。 1992年，新疆鞏留縣城示范區(qū)全部采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電，解決了我國無電地區(qū)的用電問題。1998年，我國利用光伏電池作為光纜通信站的電源，該光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量為1 OOKW。到2004年底，我國已經(jīng)建成十幾個光伏電池的專業(yè)生產(chǎn)廠，晶體硅光伏電池用硅片的年生產(chǎn)能力約為54MW晶

75、體硅光伏電池的年生產(chǎn)能力約為57MW，非晶硅電池組件的年生產(chǎn)能力約為1 OMW，光伏電池組件的年生產(chǎn)能力在180MW以上。到2003年底，中國光伏發(fā)電的累計(jì)裝機(jī)容量約為S SMW，其中農(nóng)村家用光伏發(fā)電系統(tǒng)約為28MW，占</p><p>　　總裝機(jī)容量的51%:通信及其他工業(yè)交通應(yīng)用20MW，占總裝機(jī)容量的36%:太陽能應(yīng)用產(chǎn)品SMW，占總裝機(jī)容量的9%,:并網(wǎng)發(fā)電2MW，占總裝機(jī)容量的4% ，我們應(yīng)該石‘到國內(nèi)

76、的光伏發(fā)電技術(shù)與國外還存在一定的差距。根據(jù)國家發(fā)改委和科技部提出的太陽能發(fā)展的總體目標(biāo)，我國的光伏發(fā)電技術(shù)最主要的方向是不斷地</p><p>　　提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率，降低光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本，為光伏發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在國家大型工程項(xiàng)目、推廣計(jì)劃和國際合作項(xiàng)目的推動下，我國的光伏發(fā)電技術(shù)將得到飛速的發(fā)展。與此同時，我國還大力推廣光伏屋頂發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)

77、劃》，到2020年國內(nèi)光伏發(fā)電系統(tǒng)總裝機(jī)容量將達(dá)到1.8GW，到2050年將達(dá)到600GW。預(yù)計(jì)到2050年，我國光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量將占總裝機(jī)容量的5%，將為我國的能源轉(zhuǎn)型作出重大的貢獻(xiàn)。</p><p>　　2.4光伏發(fā)電技術(shù)面臨的問題</p><p>　　從總體上來講，我國的光伏發(fā)電技術(shù)與國外發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距，主要存在以下問題.</p><p>　　

78、（1）用十制造光伏電池的原材料緊缺。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，硅材料已經(jīng)出現(xiàn)較大的缺口。為了解決光伏電池原材料問題，應(yīng)該擴(kuò)大硅原材料的生產(chǎn)規(guī)模，提高生產(chǎn)能力。</p><p>　?。?）生產(chǎn)光伏電池的技術(shù)水平有待提高。目前我國生產(chǎn)的晶體硅光伏電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率在16%左右。目前的光伏電池組件封裝工藝水平低，導(dǎo)致電池組件在使用過程中出現(xiàn)許多問題，影響電池組件的使用壽命。</p><p>

79、;　?。?）晶體硅光伏電池組件的生產(chǎn)成本較高。目前我國生產(chǎn)晶體硅光伏電池的成本高于國外同類、同質(zhì)產(chǎn)品，在國際上的競爭力不強(qiáng)。</p><p>　?。?）我國制造光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備的相關(guān)技術(shù)還需要進(jìn)一步提高。目前我國的光伏電池年產(chǎn)量占世界光伏電池年產(chǎn)量的50%，但是用十光伏電池生產(chǎn)的相關(guān)設(shè)備主要是依賴國外產(chǎn)品。</p><p>　?。?）我國的光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器和逆變器等關(guān)鍵技術(shù)落后，產(chǎn)品的性

80、能不高，可靠性低，與國外先進(jìn)產(chǎn)品還有較大的差距，尤其是并網(wǎng)逆變器和智能控制器的性能與國外先進(jìn)產(chǎn)品的性能差距更大。</p><p><b>　　第3章 太陽能電池</b></p><p>　　3.1太陽能電池的工作原理</p><p>　　太陽能電池的原理基十半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能降。在晶體中電子的數(shù)目總是與核電荷數(shù)相一致

81、，所以p型硅和n型硅對外部來說是電中性的。如果將p型硅或n型硅放在陽光下照射，僅是被加熱，外部看不出變化。盡管光的能量通過電子從化學(xué)鍵中被釋放，由此產(chǎn)生電子一空穴對，但在很短的時間內(nèi)(在微秒范圍內(nèi))電子又被捕獲，即電子和“空穴”“復(fù)合”。</p><p>　　當(dāng)p型材料和n型材料相接，將在晶體中p型和n型材料之間形成界面，即p-n結(jié)。此時在界面層n型材料中的自由電子和P型材料中的空穴相對應(yīng)。由十正負(fù)電荷之間的吸引

82、力，在界面層附近n型材料中的電子擴(kuò)散到P型材料中，并且將在原子作用力允許范圍內(nèi)，與P型材料中的電子缺乏實(shí)現(xiàn)平衡。與此相反，空穴擴(kuò)散到n型材料中與自由電子復(fù)合。這樣在界面層周圍形成一個無電荷區(qū)域。在之前P型材料和n型材料是電中性的，這樣通過界面層周圍的電荷交換形成兩個帶電區(qū):通過電子到P型材料的遷移在n型形成一個正的空間電荷區(qū)和在p型區(qū)形成一個負(fù)空間電荷區(qū)。</p><p>　　對不同材料的太陽能電池來說，盡管光譜

83、響應(yīng)的范圍是不同的，但光電轉(zhuǎn)換的原理是一致的。，在p-n結(jié)的內(nèi)建電場作用下，n區(qū)的空穴向p區(qū)運(yùn)動，p區(qū)的電子向n區(qū)運(yùn)動，最后造成在太陽能電池受光面(上表面)有大量負(fù)電荷(電子)積累，而在電池背光面(下表面)有大量正電荷(空穴)積累。如在電池上、下表面引出金屬電極，并用導(dǎo)線連接負(fù)載，在負(fù)載上就有電流通過。只要太陽光照不斷，負(fù)載上就一直有電流通過。 </p><p><b>　　太陽能電池生產(chǎn)流程</

84、b></p><p>　　3.2太陽能電池的分類</p><p>　　3.2.1按結(jié)構(gòu)分類</p><p><b>　　1.同質(zhì)結(jié)電池</b></p><p>　　由同一種半導(dǎo)體材料構(gòu)成一個或多個p-n結(jié)的電池。如硅太陽能電池、砷化稼太陽能電池等。</p><p><b>　　2.

85、異質(zhì)結(jié)電池</b></p><p>　　用兩種不同的半導(dǎo)體材料，在相接的界面上構(gòu)成一個異質(zhì)結(jié)的太陽能電池。如氧化鋼錫/硅電池、硫化亞銅/硫化福電池等。如果兩種異質(zhì)材料晶格結(jié)構(gòu)相近，界面處的晶格匹配較好，則稱為異質(zhì)面電池，如砷化鋁稼/砷化稼電池。</p><p><b>　　3.肖特基結(jié)電池</b></p><p>　　用金屬和半導(dǎo)體

86、接觸組成一個“肖特基勢壘”的電池，也稱MS電池。目前已發(fā)展成金屬一氧化物一半導(dǎo)體電池(Most和金屬一絕緣體一半導(dǎo)體電池。這些又總稱為導(dǎo)體一絕緣體一半導(dǎo)體電池。</p><p><b>　　4.光電化學(xué)電池</b></p><p>　　用浸于電解質(zhì)中的半導(dǎo)體電極構(gòu)成的電池，又稱為液結(jié)電池。</p><p>　　3.2.2按材料分類</p&

87、gt;<p>　　7.2.2.1.硅系列太陽能電池</p><p>　　以硅材料為基體的太陽能電池，包括單晶、多晶和非晶硅太陽能電池。</p><p>　　7.2.2.1.1單晶硅太陽能電池</p><p>　　硅系列太陽能電池中，單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟</p><p>　　高性能單晶硅電池是建立在高質(zhì)量單

88、晶硅材料和相關(guān)的成熟的加工處理工藝基礎(chǔ)上的。在電池制作中，一般都采用表面織構(gòu)化、發(fā)射區(qū)鈍化、分區(qū)摻雜等技術(shù)，開發(fā)的電池主要有平面單晶硅電池和刻槽埋柵電極單晶硅電池。提高轉(zhuǎn)化效率主要是依靠單晶硅表面微結(jié)構(gòu)處理和分區(qū)摻雜工藝。</p><p>　　單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率無疑是最高的，在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但由十受單晶硅材料價格及相應(yīng)的繁瑣的電池工藝影響，致使單晶硅成本價格居高不下。要想大幅度降低其

89、成本是非常困難的。為了節(jié)省高質(zhì)量材料，尋找單晶硅電池的替代產(chǎn)品，現(xiàn)在發(fā)展了薄膜太l淚能電池，其中多晶硅薄膜太陽能電池和非晶硅薄膜太陽能電池就是典型代表。</p><p>　　晶體硅太陽能電池制造流程</p><p>　　3.2.2.1.2多晶硅薄膜太陽能電池</p><p>　　通常的晶體硅太陽能電池是在厚度350-450μm的高質(zhì)量硅片上制成的，這種硅片由提拉或澆

90、鑄的硅錠鋸割成，因此實(shí)際消耗的硅材料更多。為了節(jié)省材料，70年代中期人們就開始在廉價襯底上沉積多晶硅薄膜，但由于生長的硅膜晶粒太小，未能制成有價值的太陽能電池。為了獲得大尺寸晶粒的薄膜，人們一直沒有停止過研究，并提出了很多方法。目前制備多晶硅薄膜電池多采用化學(xué)氣相沉積法，包括低壓化學(xué)氣相沉積(}LPCVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積((PECVD)和快熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)工藝。此外，液相外延法((LPE)和濺射沉積法也可用來制備多

91、晶硅薄膜電池。</p><p>　　多晶硅薄膜電池由十所使用的硅遠(yuǎn)較單晶硅少，又無效率衰退問題。并且有可能在廉價襯底材料上制備，其成本遠(yuǎn)低于單晶硅電池，效率高于非晶硅薄膜電池，因此，多晶硅薄膜電池不久將會在太陽能電池市場上占據(jù)重要的地位。</p><p>　　3.2.2.1.3非晶硅薄膜太陽能電池</p><p>　　開發(fā)太陽能電池的兩個關(guān)鍵問題就是:提高轉(zhuǎn)換效率和

92、降低成本。由于非晶硅薄膜太陽能電池的成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，普遍受到人們的重視并得到迅速發(fā)展，非晶硅是一種很好太陽能電池材料，但由于其光學(xué)帶隙為，使得材料本身對太陽輻射光譜的長波區(qū)域不敏感，這樣就限制了非晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。此外，其光電效率會隨著光照時間的延續(xù)而衰減，即所謂的光致衰退S-W效應(yīng)，使電池性能不穩(wěn)定。解決這些問題的途徑就是制備疊層太陽能電池，疊層太陽能電池是在制備的p, i, n層單結(jié)太陽能電池上再沉積一個或多幾個p,

93、 i, n子電池制得的。疊層太陽能電池提高轉(zhuǎn)換效率、解決單結(jié)電池不穩(wěn)定性的關(guān)鍵問題在十:①它把不同禁帶寬度的材料組合在一起，提高了光譜的響應(yīng)范圍;②頂電池的i層較薄，光照產(chǎn)生的電場強(qiáng)度變化不大，保證i層中的光生載流子抽出;③底電池產(chǎn)生的載流子約為單電池的一半，光致衰退效應(yīng)減小;④疊層太陽能電池各子電池是串聯(lián)在一起的。</p><p>　　非晶硅薄膜太陽能電池的制備方法有很多，其中包括反應(yīng)濺射法、PECVD法、LP

94、CVD法等，反應(yīng)原料氣體為HZ稀釋的SiH4,;襯底主要為玻璃及不銹鋼，制成的非晶硅薄膜經(jīng)過不同的電池工藝過程可分別制得單結(jié)電池和疊層太陽能電池。</p><p>　　非晶硅太陽能電池由于具有較高的轉(zhuǎn)換效率和較低的成本及重量輕等特點(diǎn)，有著極大的潛力。但同時由于它的穩(wěn)定性不高，直接影響到它的實(shí)際應(yīng)用。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問題及提高轉(zhuǎn)換效率問題。那么，非晶硅太陽能電池?zé)o疑是太陽能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。</p

95、><p>　　3.2.2.2多?；衔锉∧ぬ柲茈姵?lt;/p><p>　　為了尋找單晶硅電池的替代品，人們除開發(fā)了多晶硅、非晶硅薄膜太陽能電池外，又不斷研制其它材料的太陽能電池。其中主要包括砷化III- V族化合物、硫化福，磅化福及銅鋼硒薄膜電池等。上述電池中，盡管硫化福 ,磅化福多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并目_又易于大規(guī)模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會對環(huán)

96、境造成嚴(yán)重的污染，因此，并不是晶體硅太陽能電池最理想的替代品。</p><p>　　砷化稼（GaAs）等III-V化合物及銅鋼硒薄膜電池由于具有較高的轉(zhuǎn)換效率受到人們的普遍重視。GaAs屬III-V族化合物半導(dǎo)體材料，其能隙為1.4eV，正好為高吸收率太陽光的值，因此，是很理想的電池材料。</p><p>　　銅鋼硒(CuInSe2)簡稱CIS。 CIS材料的能隙為1.leV，適于太陽光的

97、光電轉(zhuǎn)換。另外，CIS薄膜太陽能電池不存在光致衰退問題。因此，CIS用作高轉(zhuǎn)換效率薄膜太陽能電池材料也引起了人們的注目。</p><p>　　CIS電池薄膜的制備主要有真空蒸鍍法和硒化法:真空蒸鍍法是采用各自的蒸發(fā)源蒸鍍銅、鋼和硒。硒化法是使用HZSe疊層膜硒化，但該法難以得到組份均勻的CIS 。</p><p>　　CIS作為太陽能電池的半導(dǎo)體材料，具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)

98、，將成為今后發(fā)展太陽能電池的一個重要方向。唯一的問題是材料的來源，由于鋼和硒都是比較稀有的兀素，因此，這類電池的發(fā)展也必然受到限制。</p><p>　　3.2.3太陽能電池新材料</p><p>　　針對于硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率不高的情況，國內(nèi)外在此方面開展了積極的研究工作，目前研究的重點(diǎn)在十太陽能電池本身，主要集中在新材料和新工藝上，這是太陽能研究的一個熱點(diǎn)課題。</p>

99、<p>　?。?）染料敏化太陽能電池:研究表明，太陽光譜中紫外光占4%，可見光占43% Ti02是寬禁帶半導(dǎo)體，禁帶寬度為3.2ev，吸收位于紫外區(qū)，對可見光的吸收較弱。但當(dāng)Ti02:表面吸附染料后，借助于染料對可見光的良好響應(yīng)，可將吸收波段拓展到可見光區(qū)。由此構(gòu)造染料敏化太陽能電池(Gratzel電池)。1998年，由瑞士M. Gratzel教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組研制的全固態(tài)染料化學(xué)電池采用固體有機(jī)空穴材料取代液體電解質(zhì)，

100、單色光光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了33%。目前有報(bào)道稱Gratzel電池的單色光光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到48%。</p><p>　?。?）化合物半導(dǎo)體太陽能電池:化合物半導(dǎo)體材料包括銅鋼(稼)硒(Cu(InGa)Se2 ) ,磅化福（CdTe）和III- V族化合物。就光伏應(yīng)用的要求而言，它們比晶體硅材料更為適合。這是由于化合物半導(dǎo)體材料的禁帶寬度為1.4eV且為直接躍遷材料，所制備的太陽能電池與太陽光譜更匹配、對光的吸收系數(shù)

101、更大，使得這些材料容易制備成薄膜電池，電池厚度為2-3個微米即可。目前這一類電池的最高光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30.28%（Cu(InGa)Se2）。由于化合物半導(dǎo)體大多數(shù)有毒，易對環(huán)境造成污染，一般只應(yīng)用于特殊場合。</p><p>　?。?）有機(jī)太陽能電池:就目前而言，由于硅太陽能電池的制造成本非常昂貴，限制了地面太陽能電池的大規(guī)模使用。在這種情況下，有機(jī)凝聚態(tài)穩(wěn)定太陽能電池備受關(guān)注。但目前與無機(jī)硅太陽能電池相比，它

102、在轉(zhuǎn)換效率、光譜響應(yīng)范圍、電池穩(wěn)定性上還有待提高。</p><p>　　3.2.4太陽能電池新工藝</p><p>　?。?）量子阱半導(dǎo)體太陽能電池:由于量子太陽能電池具有高光電轉(zhuǎn)換效率的特性，它已經(jīng)不斷引起發(fā)達(dá)國家的興趣與重視。量子阱半導(dǎo)體太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率的理論值可高達(dá)63.2%。到目前為止，關(guān)十量子阱半導(dǎo)體太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的正式報(bào)道來自英國倫敦大學(xué)皇家學(xué)院K.Barnham教授的

103、研究組，它們的GaAsP/InGaAs多量子阱太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率為27%。</p><p>　?。?）高效硅太陽能電池:通過表面鈍化技術(shù)，表面V形槽和倒金字塔技術(shù)以及雙層減反射膜技術(shù)、陷光理論的進(jìn)步和完善，減小了電池表面的反射同時提高了電池對紅外光的吸收，提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。</p><p>　　3.3影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的主要因素</p><p>　　影

104、響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的參數(shù)有三個，即開路電壓、短路電流和填充因子。開路電壓、填充因子均受暗電流影響很大，可以說，太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率主要取決于其暗電流特性和短路電流的大小。</p><p>　　量子阱半導(dǎo)體太陽能電池的短路電流、開路電壓、暗電流及填充因子等特性參數(shù)與量子阱結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。量子阱的引入使得太陽能電池的吸收光譜向低能端拓寬了，從而改善了光譜響應(yīng)特性，、短路電流必將加強(qiáng)。但是，量子阱的引入同時降低了有

105、效帶隙寬度，提高了載流子輻射復(fù)合的幾率，從而削弱開路</p><p>　　電壓。為突出短路電流的加強(qiáng)、抑制開路電壓的削弱以獲得加強(qiáng)的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率，必須優(yōu)化設(shè)計(jì)量子阱結(jié)構(gòu)。</p><p>　　當(dāng)然，限制量子阱半導(dǎo)體太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的最大因素是能量高于勢壘帶隙的那部分光被吸收后所產(chǎn)生的光生電子空穴對最終都要通過損失一部分能量(thermalization loss) 而回歸到導(dǎo)帶帶

106、邊或價帶帶邊，以及能量低于量子阱有效帶隙的那部分光根本就沒有被吸收而白白損失了。這是各種太陽能電池共有的、無法挽救的損失。但量子阱太陽能電池卻有一個獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，所示，量子阱中的光生電子空穴對可以通過熱運(yùn)動馳豫逃離到(thermal escape, TE)勢壘能帶上，從而有利于抑制載流子復(fù)合，減小了暗電流:同時提高了勢壘層的準(zhǔn)費(fèi)米能級差，使得開路電壓有可能隨之進(jìn)一步加強(qiáng)，從 而把一部分周邊熱能轉(zhuǎn)化成了輸出的電功率，提高了太陽能電池的轉(zhuǎn)換效

107、率。</p><p>　　研制高效率太陽能電池，必須深入研究填充因子的優(yōu)化問題。而關(guān)于填充因子的優(yōu)化工作還未見報(bào)道。填充因子主要決定于暗電流電壓特性，因此，與各種復(fù)合過程有關(guān)。除了通過優(yōu)化量子阱結(jié)構(gòu)和MOCVD工藝降低材料內(nèi)部各種復(fù)合幾率外，應(yīng)抑制載流子在電池表面的復(fù)合，從而改善暗電流一電壓特性，提高填充因子，具有反射電子作用的p型布拉格反射結(jié)構(gòu)(DBR)代替p型層中的窗口(window)層，可以把向P型摻雜區(qū)表