太陽能畢業(yè)論文-----物理系__光伏產業(yè)

1、精品太陽能作為一種分布廣泛、取之不盡、用之不竭的綠色無污染清潔能源，是人類社會可持續(xù)開展的首選能源。世界光伏工業(yè)上世紀末最后10年的平均增長率為20%，從1991年的55兆瓦增長到2000年的287兆瓦。而進入新千年后，全球光伏組件的年均增長率更是高達30%以上，2003年全球的產量到達了742兆瓦，2004年全球光伏電池的生產首次突破1000兆瓦，光伏產業(yè)成為全球開展最快的新興行業(yè)之一。與之相應的是龐大的需求。20世紀90年代以來，美國先后制定和出臺了包括國家光伏開展方案、百萬太陽能屋頂方案、光伏先鋒方案等在內的眾多光伏開展方案。其中比較著名的是1997年提出的“百萬太陽能屋頂方案。它規(guī)劃到

2、2021年美國將為100萬個家庭安裝太陽能屋頂，每個光伏屋頂將有3kW-5kW光伏并網發(fā)電系統(tǒng)，有太陽時使用太陽能屋頂?shù)墓╇姺绞剑粺o太陽時電網向家庭供電。僅此方案，美國到2021年將用太陽能供電至少可到達3000兆瓦以上。美國能源部曾宣布：方案到2021年累計安裝的太陽能發(fā)電裝置所能到達的容量會超過4600兆瓦。2. 太陽能獨立光伏系統(tǒng)發(fā)電原理及系統(tǒng)組成局部太陽能獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組件、太陽能充放電控制器、蓄電池組組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各局部的作用為：一、太陽能電池組件：太陽能電池組件是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心局部，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的局

3、部。其作用是將太陽能轉換為電能，或送往蓄電池中存儲，或提供給負載工作。二、太陽能充放電控制器：太陽能充放電控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項；三、蓄電池組：一般為閥控式鉛酸免維護電池、膠體蓄電池等，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池組件所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。四、逆變器：太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能

4、發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。4. 太陽能發(fā)電類型并聯(lián)型太陽能光電系統(tǒng)與市電并網，主要有兩種形式，一種是白天產生的電力透過饋入電表全部賣給電力公司，再經由消耗電表向電力公司買回所需的用電。另一種是假設有多余的電力那么回賣給電力公司。假設電力缺乏時再向電力公司買回所需的用電。戶用別墅型太陽能光電系統(tǒng)經由太陽能模塊產生電力，透過太陽能充電器將電力儲存于蓄電池，然后再經由太陽能逆變器，將直流電轉變成交流電滿足家庭使用者的需求。 太陽能光電幕墻的開發(fā)與應用摘要：本文介紹了太陽能光電幕墻的根本原理和應用類型，以及國內外開發(fā)與應用情況關鍵詞：太陽能 幕墻

5、玻璃 1 前言能源和環(huán)境是人類社會必須面對的兩大根本問題。據(jù)國際能源組織報告：2003年中國的石油消費日均549萬桶，超過日本的540萬桶，成為世界上僅次于美國的第二大石油消費國。能源供給成為中國能否持續(xù)穩(wěn)定開展的關鍵因素。化石燃料消耗，對環(huán)境造成根本的影響和破壞。我國科學家根據(jù)不同氣候模式就能源消耗對氣候的影響作出預測：氣候變化將使中國未來農業(yè)面臨突出問題，估計到2030年，種植業(yè)產量因全球變暖會減少510左右。利用太陽能電池是同時解決上述能源與環(huán)境兩個問題的最正確選擇1。相對于地球本身的能源來說，太陽能是一種取之不盡，用之不竭又無污染的潔凈的可再生能源。太陽輻射到地球大氣高層的總能量雖只有

6、其本身每年產生的能量(功率為3.8×1026瓦)的20億分之一，到達地球外表其功率約為8×106瓦，這大約相當于每秒鐘燃燒240萬噸優(yōu)質煤所發(fā)出的能量。這一巨大的能量十分驚人。因此，大規(guī)模地開發(fā)和利用太陽能，以解決人類社會開展所需要的能源問題，是必然的趨勢，是新世紀能源科學技術開展的重點之一。目前，已開發(fā)成功兩種類型的太陽能轉換技術裝置，并得到廣泛應用。一類是太陽能轉換為熱能，即利用一種裝置吸收或反射太陽輻射能并將其轉換成可利用的熱能；另一類是太陽能轉換為電能，即利用特制材料(玻璃、硅電池)所產生的光電效應，使太陽能直接轉換為電能，早在100多年前，人們就創(chuàng)造了光電模板，即

7、利用光照使浸入電解液的鋅電板產生電流。到了1954年，美國研究人員使用元素硅取得巨大成就，光電模板首先被用在宇宙航行上。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在我國起步較晚，尤其是在太陽能電池的開發(fā)、生產上還落后于國際水平，整體上仍處于產量小、應用面窄、產品單一、技術落后的初級階段。上述的太陽能利用裝置和材料無論是透光材料、吸收涂層和各種反射薄膜，以及當今最為走俏的太陽能電池等都離不開玻璃。透明的平板玻璃，具有高透過率、低反射、耐高溫、易加工等特點，無論用于太陽能的熱轉化裝置，還是電能的轉換裝置都是一種優(yōu)異的基板材料2?，F(xiàn)在，人們越來越關注健康，綠色環(huán)境意識日益增強，科技開展進步已將光電模板裝入建筑幕墻中變?yōu)榭赡?/p>

8、，應用光電幕墻的時代已經到來。2 光電幕墻技術2.1 技術概念太陽能光電玻璃幕墻3是指將太陽能轉換模板密封在雙層鋼化玻璃中，平安地實現(xiàn)將太陽能轉換為電能的一種新型生態(tài)建材，它集發(fā)電、隔音、隔熱、平安、裝飾功能于一身，充分表達了建筑的智能化與人性化特點。 設計光電幕墻需考慮電池、模板、導線和變壓器各個因素，各電池組成模板，各模板組成小分格，并通過導線連接，所有導線又組成一個變壓器。變壓器是一個封閉的幕墻局部，每套光電設備可由一個或多個變壓器組成。每套光電設備都先產生直流電，再由直流電轉變成交流電，并由電壓網傳輸，逆整流器再將230/400伏的電壓轉變成頻率通常為50赫茲的電能。晶體電池通過導線相

9、互連通，并被接在大外表的模板上，這些電池被嵌入堅硬的樹脂玻璃中，導線可接在模板反面或玻璃邊緣。作為模板一個組成局部的非晶體是一個完整的平面，相互連通，被嵌入兩塊玻璃和透明度高的樹脂中。所有模板都可作為幕墻的建筑材料使用，這些模板極為鞏固，電絕緣性好。采取這些措施后，即使發(fā)生失誤，在可觸摸部位也不會出現(xiàn)危險的電壓。光電模板具備抵御外界環(huán)境侵擾的能力，或在臭氧，或在酸雨，或在零下50攝氏度至90攝氏度的環(huán)境中，光電模板仍可使用幾十年，而且是極為美觀的造型材料。2.2 技術優(yōu)勢光電幕墻首先是一種高科技的建筑外殼，可滿足抵御惡劣天氣的所有要求，當然也可滿足建筑物理上的要求，比方阻燃、隔熱和消音等。光電

10、幕墻還提供了一種與眾不同的造型，這是科技開展進步的標志。 光電幕墻加裝光電模板后，可節(jié)省傳統(tǒng)的建筑材料，比方光電模板可代替拋光的自然建材。光電幕墻也大大減輕了環(huán)境的負擔，因為它保護自然資源免受損失。特別是太陽能電池發(fā)電不會排放二氧化碳或產生對溫室效應有害的氣體，也無噪音，是一種凈能源，與環(huán)境有很好的相容性。 光電幕墻的最大優(yōu)點在于，它不需燃料，不產生廢氣，無余熱，無廢渣，無噪音污染，可用來發(fā)電。由于能發(fā)電，可少交電費，在國外還可將多余的電賣給電力局。由此可見，光電幕墻本身就是一種可以產生經濟效益和綠色環(huán)保效益的高科技新產品。2.3 技術類型太陽能模板可分為以下幾類4:類型  

11、;單晶硅  多晶硅  聚光硅  多晶膜  非晶硅  GaAs  CdTe  CuInSe2  CdS/Cu2S  染料敏化膜效率  20.4    14.5    17      13.6     8.6

12、60;   20.1   7      9        12        10面積  4cm2    4cm2    4cm2    1cm2   

13、;100cm2   1cm2  3cm2   1cm2      4cm2      1cm2  光電轉換過程的原理是光子將能量傳遞給電子使其運動從而形成電流。這一過程有兩種解決途徑，最常見的一種是使用以硅為主要材料的固體裝置，另一種那么是使用光敏染料分子來捕獲光子的能量5。日本科學家采用的是第二種方案。這種新電池雖然在轉換直射陽光的效率上比不上硅，但它可吸收入射角度更小的光線

14、，它甚至可以吸收漫反射光。因此，它能夠在早晚或那么雨天、甚至在室內都可工作。它的實際工作效率等于甚至超過了普通電池。研究人員正在努力提高電池容量，將它制成可彎曲的、輕便的塑料電池。據(jù)報導，日本產業(yè)化技術綜合研究所通過在玻璃基板上形成氧化鋅半導體(n型)與銅鋁氧化物半導體(p型)的半導體pn結，試制成功透明的太陽能電池6。這是一種可使可見光透過，利用紫外光進行發(fā)電的新型太陽能電池。太陽光的幅射能量分布在廣泛的波長領域，其中紫外光占6%，可見光5O%，紅外光占44%，以前太陽能電池都是以可見光的利用為中心開發(fā)的，利用禁帶寬度大的半導體通過對人體有害的紫外光發(fā)電，可以使可見光照樣透過。因此人們有可能

15、制造出能對紫外光、可見光、紅外光的應答上進行控制的半導體裝置。3光電幕墻應用3.1 國外應用進展 進入90年代后，隨著常規(guī)發(fā)電本錢的上升和人們對環(huán)境保護的日益重視，一些國家紛紛實施、推廣太陽能屋頂方案，并提出了“建筑物產生能源的新概念，由此推動了光電技術的大規(guī)模開發(fā)與應用。美國、日本、德國、意大利、印度等許多國家都已建有太陽能屋頂或外墻的建筑。1996年美國就開始實施了一項稱為“光伏建筑物方案生產大量的透明光伏玻璃幕墻制品，用于建筑物的屋面、墻面及光伏智能門窗。專家們預言，這種采用光-電建筑一體化組件的光電玻璃幕墻將成為21世紀的并網太陽能發(fā)電系統(tǒng)最為走俏的工程。在國際上，太陽能電池在建筑物上

16、使用與制造光電玻璃幕墻相結合的開展尤為迅速，其市場開展前景十分看好。在1991年慕尼黑最大的建筑行業(yè)展覽會上，旭格公司首先展出了光電幕墻，這是一個開展工程，也是將光能應用于建筑裝飾業(yè)的開始，自此，光電幕墻這一產品的應用引起了專業(yè)人士的關注。目前，世界上最大的太陽能屋頂光電系統(tǒng)安裝在新慕尼黑貿易展覽中心。該系統(tǒng)由7812塊西門子單晶硅組件組成方陣，每塊功率130W，總容量超過1MW，所發(fā)電力與20KV電網相聯(lián)，每年能發(fā)電100萬KWH，足夠340戶德國家庭使用。2000年的悉尼奧運會太陽能光電幕墻、光電屋頂、太陽能路燈已隨處可見。太陽能電池產量位居第一的夏普從2005年4月開始正式受理太陽能薄膜

17、電池定單，對于目前的太陽能電池產業(yè)來說，作為原材料的硅，在供給上越來越緊張，因此，需要開發(fā)出硅材料使用量不到原來1/10的薄膜型太陽能電池。這種技術是采用層積非晶硅單元和結晶硅薄膜單元的獨有構造“結晶薄膜串疊型單元通過采用這一構造，轉換效率從原來非晶體硅型太陽能電池的7%提高到了11%，另外，還投產了可以透過光線的透光型太陽能電池模塊。據(jù)業(yè)內人士介紹，該光電玻璃幕墻封裝線采用引進德國凱特米化學制品的最新隔音、平安玻璃濕法夾膠設備和濕法夾膠玻璃漿液進行玻璃封裝，以確保其光電轉換效率及玻璃幕墻的使用壽命。據(jù)介紹，該引進的光電玻璃幕墻封裝生產線產量大、效率高、產品質量好；其玻璃封裝流程大致如下：玻璃

18、上片濕法灌漿靜置紫外線固化下片檢驗包裝出廠，并能夠生產封裝4.2米×2.0米的大型尺寸的光電玻璃幕墻制品。與此同時，還可生產用戶型常規(guī)尺寸的光電幕墻，其產品品種規(guī)格大致如下：1400×620×38(mm),功率97瓦；1220×510×38(mm),功率70瓦；980×435×38(mm),功率43瓦；504×220×25(mm),功率11瓦。河北振海鋁業(yè)集團公司除了生產上述光電玻璃幕墻制品外，同時也可將根本光電幕墻單元與各種玻璃組合制造成各種多功能幕墻結構如普通中空玻璃光電幕墻、LOW-E低輻射中空玻璃

19、幕墻形式等。光電幕墻發(fā)電系統(tǒng)本創(chuàng)造涉及一種利用太陽能發(fā)電的光電幕墻發(fā)電系統(tǒng)。本創(chuàng)造的發(fā)電系統(tǒng)裝置包括光電玻璃幕墻、導線、蓄電池、逆變器、蓄電池保護裝置。將生產好的光電玻璃組裝上墻，將電流經過轉換變成交流電經光電逆整流器再將220/400V的電壓轉成頻率通常為50赫茲的電能?？芍苯铀偷诫娋W，也可以直接用于交流電負荷。停電時，可以作為應急電源。這樣一套完整的光電幕墻發(fā)電系統(tǒng)就完成了從組裝到發(fā)電的功能。光伏幕墻(1)時間:2021-12-27 01:17來源:未知 作者:admin 點擊: 100次太陽能作為一種潔凈的可再生能源，有著礦物能源不可比較的優(yōu)越性。 中國 的太陽能資源十分 豐富，為各種太

20、陽能利用 系統(tǒng) 提供了巨大的市常由此，建筑界提出 21世紀建筑的一個概念即由建筑物自己產生能源，太陽能光伏建筑物一體化BIPV便成為21世紀建筑及太陽能作為一種潔凈的可再生能源，有著礦物能源不可比較的優(yōu)越性。中國的太陽能資源十分豐富，為各種太陽能利用系統(tǒng)提供了巨大的市常由此，建筑界提出 “21世紀建筑的一個概念即由建筑物自己產生能源，太陽能光伏建筑物一體化BIPV便成為21世紀建筑及光伏技術市場的熱點。  隨著2005年2月16號限制各國排放工業(yè)廢氣以控制全球氣候變暖的?京都議定書?的正式生效，如何實現(xiàn)環(huán)境保護的可持續(xù)開展成為全球最強的呼聲。中國作為開展中國家，能源消耗逐年以驚人的速

21、度增長，而建筑作為能耗大戶(興旺國家的建筑能耗一般占到全國總能耗的13以上)，其 節(jié)能 效益那么變得尤其重要。  光伏電池原理    光伏電池是將太陽能轉換成電能的轉換器。其發(fā)電原理是光生伏打效應，即太陽光照射到電池上時，電池吸收光能，產生光生電子-空穴對，在電池內建電場的作用下，光生電子與空穴被別離形成電壓。     半導體根據(jù)導電機理的不同可分為P型半導體和N型半導體。當太陽光照射到半導體時，半導體中的電子被激發(fā)而移動，失去電子的地方就形成空穴。P型半導體和N 型半導體結合在一起在半導體中形成“勢壘。由P型半導

22、體產生的電子向N型層移動，由N型層中產生空穴向P型層移動。P型層中由于帶有正電荷的空穴數(shù)目增多而帶正電； N型層中由于帶負電荷的電子數(shù)目增多而帶負電。當?shù)竭_穩(wěn)定狀態(tài)時，在半導體兩端產生電壓，稱為太陽電池的開路電壓。當用導線連接半導體兩端時，光電流在外部回路中流動，稱為短路電流。最根本的太陽電池是由PN 結構 構成的。圖1為典型光電池的剖面圖。    1954年美國的科學家發(fā)現(xiàn)從石英提取出來的硅板，在光的照射下能產生電流，并且硅越純，作用越強，并利用此原理做了光電板，稱為硅晶光電電池。光伏電池多為半導體材料制造，   目前應用最多的是硅

23、太陽能光伏電池。而硅太陽能電池中，對2004年全世界生產和應用硅太陽電池情況統(tǒng)計顯示：多晶硅占56%，單晶硅占29%，非晶硅占5%，帶硅電池3%，薄膜電池占7%。數(shù)據(jù)說明目伏發(fā)電的應用主要還是多晶硅與單晶硅產品。21TY硅晶光電電池分類：硅晶光電電池可分為單晶硅電池，多晶硅電池和非硅晶電池。      單晶硅光電電池：外表規(guī)那么穩(wěn)定，   通常呈黑色, 效率約1417%    多晶硅光電電池：結構通常清晰，   呈蘭色，效率約1214% 

24、0;    非硅晶光電電池：透明，不透明或透明，    光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽能電池單體是光伏轉換的最小單元，工作電壓約為0.450.5V，一般不能單獨作為電源使用。為了便于使用，將太陽能電池單體進行串并聯(lián)并封裝后形成可以單獨作為電源的單元組件，也稱為光伏組件。為滿足負載所要求的輸出功率，將光伏組再經過串并聯(lián)就形成了具有一定輸出功率的光伏方陣或太陽能陣列。               

25、;  由于太陽能光伏方陣所產生的電壓為直流電壓，且受到太陽光強度的太小而變化。為了得到穩(wěn)定的可供常規(guī)交流負載使用的交流電，通常采用控制器、逆變器、蓄電池等形成穩(wěn)定的光伏發(fā)電系統(tǒng)。       光伏發(fā)電系統(tǒng)  光伏發(fā)電系統(tǒng)統(tǒng)按其系統(tǒng)配置可分為獨立式standalone連接電網式gridalone2種。 當不可能或沒必要與電網連接時，獨立式光電系統(tǒng)standalone systems較適用。這種系統(tǒng)白天產生的多余電能儲存在電池組中，以備夜間及昏暗多云天使用。    &#

26、160;當有電網時，就不需電池組儲能了。因為電網已經充當了一個大的蓄電池的作用。連接電網式如圖3所示。當太陽能電池板供電缺乏時，由電網向用戶供電，相反的，假設太陽能電池板供電大于用戶需求，剩余的電可通過直交流逆變換器輸送到電網。只需在連接電網時安裝一塊雙向計量電度表即可解決電力收費的問題。這種系統(tǒng)特別適合于已有電網供電的用戶，不僅可省去蓄電他的設置，減少初投資和運行維護費用，而旦有利于削減因采用空調設備而造成的夏季白天用電頂峰的問題。     待續(xù)光伏幕墻(2時間:2021-12-27 01:22來源:未知 作者:admin 點擊: 190次太

27、陽能光伏建筑一體化BIPV(Building IntegratedPhotovoltaics,)是 應用 太陽能發(fā)電的一種新概念：在建筑為維護結構外外表鋪設光伏陣列提供電力?？梢哉f在眾多可再生能源發(fā)電技術中，光伏發(fā)電是最綠色最環(huán)保也是最值得期待的一項技術。 根據(jù)光伏方陣與建筑結太陽能光伏建筑一體化BIPV(Building IntegratedPhotovoltaics,)是應用太陽能發(fā)電的一種新概念：在建筑為維護結構外外表鋪設光伏陣列提供電力?？梢哉f在眾多可再生能源發(fā)電技術中，光伏發(fā)電是最綠色最環(huán)保也是最值得期待的一項技術。  根據(jù)光伏方陣與建筑結合形式的不同，BIPV可

28、分為兩大類：一類是光伏方陣與建筑的結合。將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支承作用如圖3光伏方陣與墻面的結合，圖4光伏方陣與屋面的結合。另一類是光伏方陣與建筑的集成。光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一局部。如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂?shù)取?#160;       光伏方陣與建筑的結合是一種常用的BIPV形式，特別是與建筑屋面的結合。光伏方陣與建筑的集成是BIPV的一種高級形式，它對光伏組件的要求較高。光伏組件不僅要滿足光伏發(fā)電的功能要求同時還要兼顧建筑的根本功能要求。  &

29、#160;          在80年代，光伏地面系統(tǒng)除大量用于偏僻無電地區(qū)、游牧家庭、航海燈塔、孤島居民供電以及某些特殊領域外，已開始進入一般單獨用戶、聯(lián)網用戶和商業(yè)建筑。進入90年代后，隨著常規(guī)能源的日益枯竭而引起的發(fā)電本錢上升和人們環(huán)境意識的日益增強，一些國家紛紛開始實施、推廣BIPV系統(tǒng)。光伏與建筑的結合有兩種方式：一種是建筑與光伏系統(tǒng)相結合；另外一種是建筑與光伏器件相結合。建筑與光伏系統(tǒng)相結合把封裝好的的光伏組件平板或曲面板安裝在居民住宅或建筑物的屋頂上，再與逆變器、蓄電池、控制器、負載等裝置相聯(lián)。光伏系

30、統(tǒng)還可以通過一定的裝置與公共電網聯(lián)接。建筑與光伏器件相結合建筑與光伏的進一步結合是將光伏器件與建筑材料集成化。一般的建筑物外圍護外表采用涂料、裝飾瓷磚或幕墻玻璃，目的是為了保護和裝飾建筑物。如果用光伏器件代替局部建材，即用光伏組件來做建筑物的屋頂、外墻和窗戶，這樣既可用做建材也可用以發(fā)電，可謂物盡其美。目前光伏與建筑結合總結起來大約有8種安裝方式，如表1所示。下面將分別從光電設備作屋面板、光電設備作建筑立面、玻璃窗與光電設備、光電設備與遮陽設備四方面分別介紹。 光電設備作屋面板用光電設備作屋面板時的理想屋頂應為斜屋頂。因為可以獲得理想的傾角，相對于平屋頂而言，少了附加支撐帶來的不協(xié)調

31、。鋸齒形的高側窗也要比平屋頂好得多，因為南向坡被建筑光電一體式設備占據(jù)了，北向玻璃窗就可用于晝光照明。如果光電板與屋頂成為一體，那么其夏天需要通風以降溫，冬天那么可以收集這些余熱以采暖。 美國著名的UNlSOLAR的太陽能屋頂產品那么另外一番特色，他是直接將非晶薄膜太陽能電池生成在薄鋼片上，鋼片可以任意裁剪。所以，一片太陽能電池板長度可以做到屋頂?shù)膶挾?。另外，沒有玻璃，不易破損；弱光性好；輕便易裝。光電設備作建筑立面由于大尺度新型彩色光伏模塊的誕生，將其安裝在立面不僅節(jié)約了昂貴的外裝飾材料玻璃幕墻等，減少建筑物的整體造價，且使建筑外觀更有魅力；如果建筑有凸窗欞，必須保證窗欞較薄，使光電板不至于產生太多陰影。在保持玻璃幕墻的外觀整潔方面，德國 RWE的非晶太陽能玻璃幕墻做得非常優(yōu)秀，為了防止電池片之間的連線有礙觀瞻，他們的專利技術專門解決了電池片之間的“無線連接。如果光電設備安裝在屋頂，那么最好在設備下部留下一定量的空氣層以