太陽能光電應用與原理

1、太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 21世紀的最主要能源世紀的最主要能源 l根據(jù)聯(lián)合國能源署報告根據(jù)聯(lián)合國能源署報告,按可開采按可開采 儲量預計儲量預計,煤炭資源可供人類用煤炭資源可供人類用 200年年,天然氣資源可用天然氣資源可用50年年,石油石油 資源可用資源可用30年年. l科學家預計科學家預計,21世紀的最主要能源世紀的最主要能源 將是核能將是核能,太陽能太陽能,風能風能,地熱能地熱能,海海 洋能洋能,氫能和可燃冰氫能和可燃冰. 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 核能核能 l核能源主要依靠核聚變獲得核能源主要依靠核聚變獲得.核聚變核聚變 反應是較輕原子核反應是較輕原子核(

2、如氘如氘)聚合成較聚合成較 重原子核的反應重原子核的反應. l海水中的氘的熱核聚變能將可供人海水中的氘的熱核聚變能將可供人 類使用幾百億年類使用幾百億年,而最終解決人類的而最終解決人類的 用能問題用能問題. l核能發(fā)電是人類最現(xiàn)實和有希望的核能發(fā)電是人類最現(xiàn)實和有希望的 能源方式能源方式. 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 地熱能地熱能 l地殼層地殼層(約厚約厚60km)的溫度為的溫度為500, 地核中心溫度可達約地核中心溫度可達約5000,可見地可見地 球是一個巨大的熱庫球是一個巨大的熱庫. l地熱能的特點是品位低地熱能的特點是品位低,分散分散,要大規(guī)要大規(guī) 模應用較困難模應用較困難

3、. 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 海洋能海洋能 l地球表面海洋面積約占地球表面海洋面積約占71%. l海洋能包括潮汐能海洋能包括潮汐能,海流能海流能,波浪波浪 能和溫差能能和溫差能. l海洋能是太陽能海洋能是太陽能,太陽和月亮引力太陽和月亮引力 能產(chǎn)生的能產(chǎn)生的.儲量低儲量低,分散分散,供人類應供人類應 用有限用有限. 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 氫能氫能 l氫是宇宙中普遍存在的元素氫是宇宙中普遍存在的元素,約占約占 宇宙質(zhì)量的宇宙質(zhì)量的75%,主要以化合物的主要以化合物的 形態(tài)儲存在水中形態(tài)儲存在水中. l高效率制氫的基本途徑是利用太高效率制氫的基本途徑是利用太 陽

4、能陽能,太陽能制得的氫能將成為人太陽能制得的氫能將成為人 類用之不竭的一種優(yōu)質(zhì)類用之不竭的一種優(yōu)質(zhì),干凈燃料干凈燃料. 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 可燃冰可燃冰 l是一種天然氣水合物是一種天然氣水合物,是水和天然氣在中是水和天然氣在中 高壓和低溫條件下混合時產(chǎn)生的晶體狀高壓和低溫條件下混合時產(chǎn)生的晶體狀 物質(zhì)物質(zhì). l可燃冰在自然界分布非常廣泛可燃冰在自然界分布非常廣泛,海底以下海底以下 01500m深的大陸架或北極等地的永久深的大陸架或北極等地的永久 凍土帶都有可能存在凍土帶都有可能存在. l資料顯示資料顯示,海底的天然氣水合物可滿足人海底的天然氣水合物可滿足人 類類1000年

5、的能源需要年的能源需要. 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 風能風能 l風能實質(zhì)上是太陽能的轉(zhuǎn)化形式風能實質(zhì)上是太陽能的轉(zhuǎn)化形式, 因此可以認為是取之不盡的因此可以認為是取之不盡的. l風力發(fā)電將成為風力發(fā)電將成為21世紀大規(guī)模開世紀大規(guī)模開 發(fā)的一種可再生清潔能源發(fā)的一種可再生清潔能源. 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能太陽能 l太陽是炙熱的氣體太陽是炙熱的氣體,是地球直徑的是地球直徑的110倍倍. 太陽表面溫度約太陽表面溫度約6000. l太陽內(nèi)部氫聚合成氦的核聚變反應太陽內(nèi)部氫聚合成氦的核聚變反應,向宇向宇 宙空間輻射出巨大能量宙空間輻射出巨大能量.太陽是一個真正

6、太陽是一個真正 的取之不盡的取之不盡,用之不竭的大能源用之不竭的大能源. l太陽能的利用有兩種太陽能的利用有兩種:利用光熱效應利用光熱效應,產(chǎn)生產(chǎn)生 熱水供熱和產(chǎn)生蒸汽發(fā)電熱水供熱和產(chǎn)生蒸汽發(fā)電;利用光伏效應利用光伏效應, 用硅電池可以直接由光能轉(zhuǎn)換為電能用硅電池可以直接由光能轉(zhuǎn)換為電能. 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能的優(yōu)點太陽能的優(yōu)點 l沒有使用礦物燃料或核燃料時產(chǎn)沒有使用礦物燃料或核燃料時產(chǎn) 生的有害廢渣和氣體生的有害廢渣和氣體,不污染環(huán)境不污染環(huán)境. l沒有地域和資源的限制沒有地域和資源的限制,有陽光的有陽光的 地方到處可以利用地方到處可以利用,使用方便且安使用方便且

7、安 全全. l能源沒有限制能源沒有限制,屬于可再生能源屬于可再生能源. 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能光伏發(fā)電應用太陽能光伏發(fā)電應用 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 交通信號燈交通信號燈 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 交通標志交通標志 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 照明燈照明燈 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 庭院燈庭院燈 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 草坪燈草坪燈 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 電谷大廈電谷大廈 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能光伏建筑太陽能光伏建筑 太陽能光電應用與原理太陽

8、能光電應用與原理 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能汽車太陽能汽車 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 光伏電車光伏電車 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 通訊通訊 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 化石能源帶來的問題化石能源帶來的問題 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 能源短缺能源短缺 l由于常規(guī)能源

9、的有限性和分布的不由于常規(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均勻性，造成了世界上大部分國家 能源供應不足，不能滿足其經(jīng)濟發(fā)能源供應不足，不能滿足其經(jīng)濟發(fā) 展的需要。展的需要。 l從長遠來看，全球已探明的石油儲從長遠來看，全球已探明的石油儲 量只能用到量只能用到2020年，天然氣也只能年，天然氣也只能 延續(xù)到延續(xù)到2040年左右，即使儲量豐富年左右，即使儲量豐富 的煤炭資源也只能維持二三百年。的煤炭資源也只能維持二三百年。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 環(huán)境污染環(huán)境污染 l當前，由于燃燒煤、石油等化石當前，由于燃燒煤、石油等化石 燃料，每年有數(shù)十萬噸硫等有害燃料，

10、每年有數(shù)十萬噸硫等有害 物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境遭到物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境遭到 嚴重污染，直接影響居民的身體嚴重污染，直接影響居民的身體 健康和生活質(zhì)量；局部地區(qū)形成健康和生活質(zhì)量；局部地區(qū)形成 酸雨，嚴重污染水土。酸雨，嚴重污染水土。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 溫室效應溫室效應 l化石能源的利用不僅造成環(huán)境污染，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)同時由于排放大量的溫室氣體而產(chǎn) 生溫室效應，引起全生溫室效應，引起全 球氣候變化。球氣候變化。 這一問題已提到全球的議事日程，這一問題已提到全球的議事日程， 其影響甚至已超過了對環(huán)境的污染，其影響甚至已

11、超過了對環(huán)境的污染， 有關(guān)國際組織已召開多次會議，限有關(guān)國際組織已召開多次會議，限 制各國制各國CO2等溫室氣體的排放量。等溫室氣體的排放量。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能的特點太陽能的特點 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 儲量的儲量的“無限性無限性” l它是人類可以利用的最豐富的它是人類可以利用的最豐富的 能源，據(jù)估計，在過去漫長的能源，據(jù)估計，在過去漫長的 11億年中，太陽消耗了它本身億年中，太陽消耗了它本身 能量的能量的2%，可以說是取之不，可以說是取之不 盡，用之不竭。盡，用之不竭。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 存在的普遍性存在的普遍性 l地

12、球上，無論何處都有太陽能，地球上，無論何處都有太陽能， 可以就地開發(fā)利用，不存在運可以就地開發(fā)利用，不存在運 輸問題，尤其對交通不發(fā)達的輸問題，尤其對交通不發(fā)達的 農(nóng)村、海島和邊遠地區(qū)更具有農(nóng)村、海島和邊遠地區(qū)更具有 利用的價值。利用的價值。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 利用的清潔性利用的清潔性 l太陽能是一種潔凈的能源，在太陽能是一種潔凈的能源，在 開發(fā)和利用時，不會產(chǎn)生廢渣、開發(fā)和利用時，不會產(chǎn)生廢渣、 廢水、廢氣，也沒有噪音，更廢水、廢氣，也沒有噪音，更 不會影響生態(tài)平衡。不會影響生態(tài)平衡。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 l一是太陽能取之不盡，用之不竭，而且一是

13、太陽能取之不盡，用之不竭，而且 在接收太陽能時不征收任何在接收太陽能時不征收任何“稅稅”，可，可 以隨地取用；以隨地取用； l二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，有些太二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，有些太 陽能利用已具經(jīng)濟性，如太陽能熱水器陽能利用已具經(jīng)濟性，如太陽能熱水器 一次投入較高，但其使用過程不耗能，一次投入較高，但其使用過程不耗能， 而電熱水器和燃氣熱水器在使用時仍需而電熱水器和燃氣熱水器在使用時仍需 耗費，有關(guān)研究結(jié)果表明，太陽能熱水耗費，有關(guān)研究結(jié)果表明，太陽能熱水 器已具很強的競爭力。器已具很強的競爭力。 利用的經(jīng)濟性利用的經(jīng)濟性 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能的缺點太

14、陽能的缺點 l能流密度較低，日照較好的，地面上能流密度較低，日照較好的，地面上1平平 方米的面積所接受的能量只有方米的面積所接受的能量只有1千瓦左右。千瓦左右。 往往需要相當大的采光集熱面才能滿足使往往需要相當大的采光集熱面才能滿足使 用要求，從而使裝置地面積大，用料多，用要求，從而使裝置地面積大，用料多， 成本增加。成本增加。 l大氣影響較大，給使用帶來不少困難。大氣影響較大，給使用帶來不少困難。 l光電轉(zhuǎn)化效率低致使發(fā)電成本較傳統(tǒng)方式光電轉(zhuǎn)化效率低致使發(fā)電成本較傳統(tǒng)方式 偏高偏高 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能開發(fā)利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)太陽能開發(fā)利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè) 化的現(xiàn)狀與發(fā)展

15、趨勢化的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 l人類利用太陽能已有幾千年的歷史，但發(fā)展一人類利用太陽能已有幾千年的歷史，但發(fā)展一 直很緩慢，現(xiàn)代意義上的開發(fā)利用只是近半個直很緩慢，現(xiàn)代意義上的開發(fā)利用只是近半個 世紀的事情。世紀的事情。1954年美國貝爾實驗室研制出世年美國貝爾實驗室研制出世 界上第一塊太陽電池，從此揭開了太陽能開發(fā)界上第一塊太陽電池，從此揭開了太陽能開發(fā) 利用的新篇章。之后，太陽能開發(fā)利用技術(shù)發(fā)利用的新篇章。之后，太陽能開發(fā)利用技術(shù)發(fā) 展很快，特別是展很快，特別是70年代爆發(fā)的世界性的石油危年代爆發(fā)的世界性的石油危 機有力地促進了太陽能開發(fā)利用。經(jīng)過近半個機有力地促進了太陽能開發(fā)利用。經(jīng)過近半個

16、世紀的努力，太陽能光熱利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)異世紀的努力，太陽能光熱利用技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)異 軍突起，成為能源工業(yè)的一支生力軍。迄今為軍突起，成為能源工業(yè)的一支生力軍。迄今為 止，太陽能的應用領(lǐng)域非常廣泛，但最終可歸止，太陽能的應用領(lǐng)域非常廣泛，但最終可歸 結(jié)為太陽能熱利用和光電利用兩個方面。結(jié)為太陽能熱利用和光電利用兩個方面。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽能光電技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)太陽能光電技術(shù)及其產(chǎn)業(yè) l50年代第一塊實用的硅太陽電池的問世，揭開年代第一塊實用的硅太陽電池的問世，揭開 了光電技術(shù)的序幕，也揭開了人類利用太陽能了光電技術(shù)的序幕，也揭開了人類利用太陽能 的新篇章。自的新篇章。自6

17、0年代太陽電池進入空間、年代太陽電池進入空間、70 年代進入地面應用以來，太陽能光電技術(shù)發(fā)展年代進入地面應用以來，太陽能光電技術(shù)發(fā)展 迅猛。世界觀察研究所在其最近一期研究報告迅猛。世界觀察研究所在其最近一期研究報告 中指出，利用太陽能獲取電力已成為全球發(fā)展中指出，利用太陽能獲取電力已成為全球發(fā)展 最最 快的能量補給方式。報告說，快的能量補給方式。報告說，1990年以來，年以來， 全球太陽能光伏發(fā)電裝置的市場銷售量以年平全球太陽能光伏發(fā)電裝置的市場銷售量以年平 均均 16%的幅度遞增，目前總發(fā)電能力已達的幅度遞增，目前總發(fā)電能力已達 800MW，相當于，相當于20萬個美國家庭的年耗電量萬個美國家

18、庭的年耗電量 太陽能。太陽能。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 提高轉(zhuǎn)換效率、降低成本是光提高轉(zhuǎn)換效率、降低成本是光 電技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵電技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵 l單晶硅太陽電池的平均效率為單晶硅太陽電池的平均效率為15%； 多晶硅太陽電池效率達多晶硅太陽電池效率達14%。 l晶體硅太陽電池組件的制造成本已降晶體硅太陽電池組件的制造成本已降 至至33.5美元美元/Wp，售價也相應降到，售價也相應降到 45美元美元/Wp；非晶硅太陽能電池單；非晶硅太陽能電池單 結(jié)售價結(jié)售價34美元，多結(jié)售價為美元，多結(jié)售價為45 美美 元元/Wp。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 離網(wǎng)光電系統(tǒng)組成離網(wǎng)

19、光電系統(tǒng)組成 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 并網(wǎng)光電系統(tǒng)組成并網(wǎng)光電系統(tǒng)組成 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 直流系統(tǒng)直流系統(tǒng) 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 交流系統(tǒng)交流系統(tǒng) 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 交直流混合系統(tǒng)交直流混合系統(tǒng) 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 可逆流系統(tǒng)可逆流系統(tǒng) 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 不可逆流系統(tǒng)不可逆流系統(tǒng) 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 典型住宅聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)典型住宅聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng) 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽電池方陣太陽電池方陣 l方陣的作用是將太陽輻射能直方陣的

20、作用是將太陽輻射能直 接轉(zhuǎn)換成電能，供給負載使用。接轉(zhuǎn)換成電能，供給負載使用。 l一般由若干太陽電池組件按一一般由若干太陽電池組件按一 定方式連接，再配上適當?shù)闹Фǚ绞竭B接，再配上適當?shù)闹?架及接線盒組成。架及接線盒組成。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽電池方陣太陽電池方陣 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 太陽電池方陣圖太陽電池方陣圖 單體單體 組件組件 方陣方陣 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 蓄電池組蓄電池組 l蓄電池組是太陽電池方陣的貯能裝置，其蓄電池組是太陽電池方陣的貯能裝置，其 作用是將方陣在有日照時發(fā)出的多余電能作用是將方陣在有日照時發(fā)出的多余電能 貯存起來，在晚間或陰雨天供負載使用。貯存起來，在晚間或陰雨天供負載使用。 l要求蓄電池的自放電要小，而且充電效率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方便要高，同時還要考慮價格和使用是否方便 等因素。等因素。 l常用的蓄電池有鉛酸蓄電池和硅膠蓄電池，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鎘要求較高的場合也有價格比較昂貴的鎳鎘 蓄電池。蓄電池。 太陽能光電應用與原理太陽能光電應用與原理 控制器控制