【中玻網(wǎng)】1.太陽能光伏

　　1.1:太陽能光伏解釋

　　太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有單獨運行和并網(wǎng)運行兩種方式。單獨運行的光伏發(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)的邊遠地區(qū)和人口分散地區(qū)，整個系統(tǒng)造價很高;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。

　　1.2:概述

　　1.2.1：太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡稱“光電”。光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏效果明顯應而將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

　　1.2.2：理論上講，光伏發(fā)電技術可以用于任何需要電源的場合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源無處不在。太陽能光伏發(fā)電的基本元件是太陽能電池(片)，有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。其中，單晶和多晶電池用量，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計算器輔助電源等。中國國產(chǎn)晶體硅電池效率在10至13%左右，全部上同類產(chǎn)品效率約12至14%。由一個或多個太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面：一是為無電場合提供電源;二是太陽能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草地各種燈具等;三是并網(wǎng)發(fā)電，這在發(fā)達國家已經(jīng)大面積推廣實施。到2009年，中國并網(wǎng)發(fā)電還未開始一體推廣，不過，2008年北京奧運會部分用電是由太陽能發(fā)電和風力發(fā)電提供的。

　　1.2.3：據(jù)預測，太陽能光伏發(fā)電在21世紀會占據(jù)世界能源消費的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年，可更新能源在總能源結構中將占到30%以上，而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到10%以上;到2040年，可更新能源將占總能耗的50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上;到21世紀末，可更新能源在能源結構中將占到80%以上，太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領域重要的戰(zhàn)略地位。

　　1.3:光伏技術

　　太陽是能量的天然來源。地球上每一個活著的生物之所以具有發(fā)揮作用的能力，甚至于是它的生存，都是由于直接或間接來自于太陽的能量。我們的地球處在離太陽差不多有一億英里的地方。它所截取的輻射能已經(jīng)少到令人難以置信的程度，即大約千萬分之三，即使這么小的一點能量，實際上比整個世界現(xiàn)有的發(fā)電能力還大十萬倍!全世界尤其是工業(yè)發(fā)達國家開始感到能量短缺，因此，人們開始求助于太陽能，以解決能源危機。

　　太陽能每天都能無限供應，而且數(shù)量龐大。如果在大的電廠利用，就減少了溫室效應，有些能源相關人士和環(huán)境保護的相關人士則認為，在滿足人類今后能量需要方面，太陽能的熱影響比任何其他替換品的熱影響要小得多。作為一種不污染環(huán)境，又取之不盡的新能源，它無處不在。尤其是在電力供力方面，有相關人士認為太陽能發(fā)電將在電力供應中占20%。

　　太陽能是一種輻射能，太陽能發(fā)電意味著---要將太陽光直接轉換成電能，它必須借助于能量轉換器才能轉換成為電能。將光能直接轉換成電能的過程確切地說應叫光伏效應。不需要借助其它任何機械部件，光線中的能量被半導體器件的電子獲得，于是就產(chǎn)生了電能。這種把光能轉換成為電能的能量轉換器，就是太陽能電池。太陽能電池也同晶體管一樣，是由半導體組成的。它的主要材料是硅，也有一些其他合金。用于制造太陽能電池的高純硅，要經(jīng)過特殊的提純處理制作。太陽能電池只要受到陽光或燈光的照射，就能夠把光能轉變?yōu)殡娔埽闺娏鲝囊环搅飨蛄硪环?，一般就可發(fā)出相當于所接收光能的10~20%的電來。一般來說，光線越強，產(chǎn)生的電能就越多。為了使太陽能電池板很大限度地減少光反射，將光能轉變?yōu)殡娔埽话阍谒纳厦娑济缮弦粚涌煞乐构夥瓷涞哪?，使太陽能板的表面呈紫色。它的工作原理的基礎是半導體PN結的光生伏打效應。所謂光生伏打效應就是當物體受光照時，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結時，就會在PN結的兩邊出現(xiàn)電壓(叫做光生電壓)。這種現(xiàn)象就是有名的光生伏打效應。使PN結短路，就會產(chǎn)生電流。

　　太陽能發(fā)電的主要優(yōu)點在于：太陽能電池可以設置在房頂?shù)绕綍r不使用的空間，無噪音、壽命長，而且一旦設置完畢就幾乎不要需要調(diào)整。現(xiàn)在只要將屋頂上排滿太陽能電池，就可以實現(xiàn)家中用電的自給?，F(xiàn)今太陽能的主要用途已不再是小規(guī)模的，從性質(zhì)上來說，是有經(jīng)驗化的。它從軍事領域、通信領域到城市建設領域等都起到了重大的作用。委內(nèi)瑞拉還推出廉價太陽能車、歐洲科學家研制出輕便的可穿在身上的太陽能電池。太陽能的利用存在著巨大的發(fā)展空間，有關的技術有可能在短時間內(nèi)實現(xiàn)打破。它已被許多發(fā)達國家作為其能源戰(zhàn)略的一個重要組成部分。

　　1.4:光伏板

　　光伏板組件是一種暴露在陽光下便會集熱，將光能轉換為直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算機提供能源，較復雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明，并為電網(wǎng)供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電力。天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設施通常被稱為附設于建筑物的光伏系統(tǒng)。

　　1.5:功率計算

　　太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負載提供足夠的電源，就要根據(jù)用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天使用6個小時為例，介紹一下計算方法：

　　1.5.1:首先應計算出每天消耗的瓦時數(shù)(包括逆變器的損耗)：若逆變器的轉換效率為90%，則當輸出功率為100W時，則實際需要輸出功率應為100W/90%=111W;若按每天使用5小時，則耗電量為111W*5小時=555Wh。

　　1.5.2:計算太陽能電池板：按每日有效日照時間為6小時計算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。

　　1.6:優(yōu)點

　　與常用的發(fā)電系統(tǒng)相比，太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)點主要體現(xiàn)在：

　　太陽能發(fā)電被稱為理想的新能源。①無枯竭危險;②安全可靠，無噪聲，純凈排放外，干凈(無公害);③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢;④無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發(fā)電供電;⑤能源質(zhì)量高;⑥使用者從感情上容易接受;⑦建設周期短，獲取能源花費的時間短。