太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用教學(xué)課件

太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)太陽(yáng)能發(fā)電站的微觀選址4.內(nèi)容太陽(yáng)能資源及測(cè)試2.

能源概況1.

太陽(yáng)能資源評(píng)估3.

太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)1.能源概況4.能源概況

能源概況能源概況到達(dá)地球陸地表面的太陽(yáng)能0.17×105TW/S等價(jià)于2005年世界能源消耗總量的3.5萬(wàn)倍到達(dá)地球的能量0.81×105TW/S太陽(yáng)能釋放的能量3.8×1014TW/S能源概況能源概況世界各地已建光伏電站序號(hào)容量（MW）狀態(tài)國(guó)家年發(fā)電量(GWh/year)備注160運(yùn)行西班牙852008年9月竣工254運(yùn)行德國(guó)

353運(yùn)行德國(guó)532009年竣工450運(yùn)行西班牙

2008年竣工546運(yùn)行葡萄牙932008年12月竣工645運(yùn)行德國(guó)2009年竣工742運(yùn)行德國(guó)2009年竣工840運(yùn)行德國(guó)402008年12月竣工934.5運(yùn)行西班牙1034運(yùn)行西班牙

2008年10月竣工1131.8運(yùn)行西班牙2009年1230運(yùn)行西班牙

2008年9月竣工1330運(yùn)行西班牙

1430運(yùn)行西班牙

1528運(yùn)行西班牙

1626運(yùn)行西班牙44

1725運(yùn)行美國(guó)422009年10月竣工能源概況世界各地已建光伏電站序號(hào)容量（MW）狀態(tài)國(guó)家年發(fā)電量(GWh/year)備注1824運(yùn)行韓國(guó)332008年10月竣工1924運(yùn)行意大利402009年2023.4運(yùn)行加拿大2123.4運(yùn)行加拿大2223.2運(yùn)行西班牙

2008年8月竣工2323.1運(yùn)行西班牙47

2423運(yùn)行西班牙41

2522.1運(yùn)行西班牙

2008年9月竣工2621.7運(yùn)行德國(guó)

2721.4運(yùn)行西班牙

2821.2運(yùn)行西班牙40

2920運(yùn)行德國(guó)

3020運(yùn)行韓國(guó)

3120運(yùn)行西班牙

2008年9月竣工3220運(yùn)行西班牙

2008年9月竣工3320運(yùn)行西班牙30

3420運(yùn)行西班牙

2008年10月竣工能源概況世界各地已建光伏電站序號(hào)容量（MW）狀態(tài)國(guó)家年發(fā)電量(GWh/year)備注3518運(yùn)行西班牙

3618運(yùn)行西班牙

2008年10月竣工3715運(yùn)行德國(guó)

3815運(yùn)行西班牙

3915運(yùn)行韓國(guó)232008年10月竣工4015運(yùn)行西班牙

2008年9月竣工4114.75運(yùn)行德國(guó)132008年12月竣工4214.02運(yùn)行美國(guó)30

4314運(yùn)行西班牙

4413.8運(yùn)行西班牙85

4512.7運(yùn)行西班牙

4612運(yùn)行德國(guó)53

4711運(yùn)行葡萄牙

4810運(yùn)行德國(guó)93

499.5運(yùn)行西班牙40

508.4運(yùn)行德國(guó)

518.2運(yùn)行美國(guó)

能源概況世界各地已建光伏電站序號(hào)容量（MW）狀態(tài)國(guó)家年發(fā)電量(GWh/year)備注526.3運(yùn)行德國(guó)

536運(yùn)行德國(guó)

545.8運(yùn)行西班牙

555.2運(yùn)行日本44

合計(jì)1277.47能源概況世界各地在建/計(jì)劃光伏電站序號(hào)容量（MW）狀態(tài)國(guó)家備注1600計(jì)劃/在建美國(guó)

2550計(jì)劃/在建美國(guó)

3250計(jì)劃/在建美國(guó)

4230計(jì)劃/在建美國(guó)

5154計(jì)劃/在建澳大利亞

680計(jì)劃/在建美國(guó)

735計(jì)劃/在建捷克830計(jì)劃/在建捷克921.5計(jì)劃/在建美國(guó)

1020.1計(jì)劃/在建西班牙

1120計(jì)劃/在建加拿大

1210計(jì)劃/在建美國(guó)

合計(jì)2000.6能源概況世界各地已建光熱電站序號(hào)容量（MW）狀態(tài)國(guó)家類型備注1354運(yùn)行美國(guó)槽式9個(gè)子站264運(yùn)行美國(guó)槽式

3100運(yùn)行西班牙槽式2008-2009年竣工450運(yùn)行西班牙槽式2009年5月竣工550運(yùn)行西班牙槽式2009年7月竣工620運(yùn)行西班牙塔式2009年4月竣工711運(yùn)行西班牙塔式85運(yùn)行美國(guó)菲涅爾示范電站95運(yùn)行美國(guó)塔式2009年8月竣工102運(yùn)行澳大利亞菲涅爾2008年10月竣工111.5運(yùn)行美國(guó)碟式20010年1月竣工121.5運(yùn)行德國(guó)塔式2008年12月竣工131.4運(yùn)行法國(guó)

塔式

141.4運(yùn)行西班牙

菲涅爾

2009年4月竣工151運(yùn)行美國(guó)

槽式

161運(yùn)行美國(guó)

槽式

170.1運(yùn)行以色列塔式合計(jì)668.9能源概況世界各地已建光熱電站序號(hào)容量（MW）狀態(tài)國(guó)家類型備注1150在建西班牙槽式2150在建西班牙槽式3100在建西班牙槽式儲(chǔ)熱4100在建西班牙槽式5100在建西班牙槽式儲(chǔ)熱6100在建西班牙槽式7100在建西班牙槽式儲(chǔ)熱8100在建西班牙槽式9100在建西班牙槽式10100在建西班牙槽式1150在建西班牙槽式1250在建西班牙槽式1350在建西班牙槽式儲(chǔ)熱1450在建西班牙槽式1550在建西班牙槽式1650在建西班牙槽式1750在建西班牙槽式1850在建西班牙槽式能源概況世界各地已建光熱電站序號(hào)容量（MW）狀態(tài)國(guó)家類型備注1950在建西班牙槽式2050在建西班牙槽式2150在建西班牙槽式2250在建西班牙槽式2350在建西班牙槽式2450在建西班牙槽式2550在建西班牙槽式2650在建西班牙槽式2750在建西班牙槽式2825在建西班牙槽式2917在建西班牙塔式301在建西班牙碟式3175在建美國(guó)聯(lián)合3220在建埃及聯(lián)合3325在建阿爾及利亞聯(lián)合3420在建摩洛哥聯(lián)合合計(jì)2133能源概況世界各地計(jì)劃光熱電站序號(hào)容量（MW）狀態(tài)國(guó)家類型備注19559計(jì)劃美國(guó)21080.08計(jì)劃西班牙34827.1計(jì)劃其他國(guó)家合計(jì)15466.18太陽(yáng)構(gòu)造及太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)1太陽(yáng)構(gòu)造反變層（幾百公里）色球?qū)樱?0000～15000km,T=5000K）日冕光球R0.7R0.23R在太陽(yáng)平均半徑23％（0.23R）的區(qū)域內(nèi)是太陽(yáng)的內(nèi)核，其溫度約為8×106～4×107K，密度為水的80～100倍，占太陽(yáng)全部質(zhì)量的40％、總體積的15％。這部分產(chǎn)生的能量占太陽(yáng)產(chǎn)生總能量的90％。氫聚合時(shí)放出γ射線，當(dāng)它經(jīng)過(guò)較冷區(qū)域時(shí)由于消耗能量，波長(zhǎng)增長(zhǎng)，變成X射線或紫外線及可見(jiàn)光。從0.23～0.7R的區(qū)域稱為“輻射輸能區(qū)”，溫度降到1.3×105K，密度下降為0.079g/cm3。0.7～1.0R之間稱為“對(duì)流區(qū)”，溫度下降到5×103K，密度下降到10-8g/cm3。太陽(yáng)的外部是一個(gè)光球?qū)樱褪侨藗內(nèi)庋鬯吹降奶?yáng)表面，其溫度為5762K，厚約500km，密度為10-6g/cm3，它是由強(qiáng)烈電離的氣體組成，太陽(yáng)能絕大部分輻射都是由此向太空發(fā)射的。光球外面分布著不僅能發(fā)光、而且?guī)缀跏峭该鞯奶?yáng)大氣，稱之為“反變層”，它是由極稀薄的氣體組成，厚約數(shù)百公里，它能吸收某些可見(jiàn)光的光譜輻射?！胺醋儗印钡耐饷媸翘?yáng)大氣上層，稱之為“色球?qū)印?，厚約1～1.5×104km，大部分由氫和氦組成?！吧?qū)印蓖馐巧烊胩盏你y白色日冕，溫度高達(dá)1百萬(wàn)度，高度有時(shí)達(dá)幾十個(gè)太陽(yáng)半徑。從太陽(yáng)的構(gòu)造可見(jiàn)，太陽(yáng)并不是一個(gè)溫度恒定的黑體，而是一個(gè)多層的有不同波長(zhǎng)發(fā)射和吸收的輻射體。不過(guò)在太陽(yáng)能利用中通常將它視為一個(gè)溫度為6000K，發(fā)射波長(zhǎng)為0.3～3μm的黑體。太陽(yáng)構(gòu)造及太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)2太陽(yáng)與地球23.5°太陽(yáng)秋分九月二十三日夏至六月二十一春分三月二十一冬至十二月二十二太陽(yáng)構(gòu)造及太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)3.1太陽(yáng)能：可分為廣義的太陽(yáng)能和狹義的太陽(yáng)輻射能。所謂廣義的太陽(yáng)能是指由太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換而成的一切能量，它包括現(xiàn)在和過(guò)去通過(guò)太陽(yáng)活動(dòng)而獲得的所有形式的能量，如風(fēng)、波浪能、海洋能、生物質(zhì)能以及煤、石油天然氣等。狹義的太陽(yáng)輻射能主要是指太陽(yáng)總輻射3.2太陽(yáng)總輻射：指水平面上，天空2π立體角內(nèi)所接收到的太陽(yáng)直接輻射和散射輻射之和。直射是指直接來(lái)自太陽(yáng)，其輻射方向不發(fā)生改變的輻射；散射則是被大氣反射和散射后方向發(fā)生了改變的太陽(yáng)輻射。3基本術(shù)語(yǔ)太陽(yáng)構(gòu)造及太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)3.3太陽(yáng)常數(shù)太陽(yáng)常數(shù)是指在日地平均距離處，地球大氣外界垂直于太陽(yáng)光束方向上接收到的太陽(yáng)輻照度。1353

w/㎡（實(shí)測(cè)）1367±7w/㎡（計(jì)算值）3.4太陽(yáng)赤緯：地球中心與太陽(yáng)中心的連線與地球赤道平面的夾角稱為赤緯角。由于地軸的傾斜角永遠(yuǎn)保持不變，至使赤緯角隨時(shí)都在變化，但最大不超±23°.27′。它與所在地區(qū)無(wú)關(guān)，不同的地區(qū)，只要日期相同，就具有相同的赤緯角。由庫(kù)珀方程可得太陽(yáng)赤緯角的計(jì)算公式為：n為一年中的日期序號(hào)；1月1日為零3基本術(shù)語(yǔ)太陽(yáng)構(gòu)造及太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)3.5日照時(shí)數(shù)日照時(shí)數(shù)是指太陽(yáng)在一地實(shí)際照射的時(shí)數(shù)。在一給定時(shí)間，日照時(shí)數(shù)定義為太陽(yáng)直接輻照度達(dá)到或超過(guò)120瓦·米-2（W·m-2）的那段時(shí)間總和，以小時(shí)（h）為單位，取一位小數(shù)。日照時(shí)數(shù)也稱實(shí)照時(shí)數(shù)。

3.6可照時(shí)數(shù)可照時(shí)數(shù)又稱天文可照時(shí)數(shù)，是指在無(wú)任何遮蔽條件下，太陽(yáng)中心從某地東方地平線到進(jìn)入西方地平線，其光線照射到地面所經(jīng)歷的時(shí)間。

3基本術(shù)語(yǔ)3.7太陽(yáng)時(shí)角

太陽(yáng)中心點(diǎn)到地心的連線與當(dāng)?shù)氐厍蜃游缇€之間的夾角稱為太陽(yáng)時(shí)角。在正午時(shí)角為零，其它時(shí)刻時(shí)角的值為離正午的時(shí)間（h）乘以15°太陽(yáng)時(shí)角，以度來(lái)表示，正為日落時(shí)角，負(fù)為日出時(shí)角。地球自轉(zhuǎn)一周為360°，相應(yīng)的時(shí)間為24h，每1h地球自轉(zhuǎn)的角度為360°/24=15°。時(shí)角定義正午時(shí)為零，其它時(shí)辰時(shí)角的數(shù)值等于離正午的小時(shí)數(shù)乘以15°；上午時(shí)角為負(fù)值，下午時(shí)角為正值。例如，上午10時(shí)和下午2時(shí)的時(shí)角分別為-30°和30°，計(jì)算公式為：

：為當(dāng)?shù)鼐暥?/p>

3.8太陽(yáng)方位角

太陽(yáng)方位角是太陽(yáng)至地面上某給定點(diǎn)連線在地面上的投影與當(dāng)?shù)刈游缇€的夾角。太陽(yáng)偏東時(shí)為負(fù)，偏西時(shí)為正。太陽(yáng)方位角的計(jì)算公式為：

太陽(yáng)構(gòu)造及太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)3基本術(shù)語(yǔ)3.9太陽(yáng)高度角太陽(yáng)高度角h為地球表面某點(diǎn)與太陽(yáng)的連線與地平面之間的交角，可用下式計(jì)算：

3.10大氣質(zhì)量

表示太陽(yáng)輻射穿過(guò)地球大氣的路徑與太陽(yáng)在天頂方向垂直入射時(shí)的路徑之比，通常以符號(hào)“

m

”表示，并設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和O℃時(shí)海平面上太陽(yáng)垂直入射時(shí)，大氣質(zhì)量：m＝1

太陽(yáng)構(gòu)造及太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)3基本術(shù)語(yǔ)太陽(yáng)構(gòu)造及太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)4太陽(yáng)光譜太陽(yáng)能光譜分布圖各種輻射的波長(zhǎng)范圍各色可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍太陽(yáng)構(gòu)造及太陽(yáng)能基本術(shù)語(yǔ)4基準(zhǔn)光譜太陽(yáng)輻射強(qiáng)度=1000w/㎡光譜特性為：大氣質(zhì)量AM=1.5的光譜特性大氣溫度=25℃基準(zhǔn)光的光譜分布圖太陽(yáng)能應(yīng)用1工業(yè)太陽(yáng)能—電（煤、氣、油、熱泵）鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)太陽(yáng)能海水淡化太陽(yáng)能裂解水制氫太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光催化降解有機(jī)污染物太陽(yáng)能應(yīng)用1工業(yè)太陽(yáng)能—電（煤、氣、油、熱泵）鍋爐聯(lián)用系統(tǒng)太陽(yáng)能應(yīng)用1工業(yè)太陽(yáng)能海水淡化太陽(yáng)能應(yīng)用1工業(yè)太陽(yáng)能裂解水制氫太陽(yáng)能應(yīng)用1工業(yè)太陽(yáng)能發(fā)電1.太陽(yáng)能光伏發(fā)電2.太陽(yáng)能熱發(fā)電3.太陽(yáng)能光化學(xué)發(fā)電太陽(yáng)能應(yīng)用1工業(yè)太陽(yáng)能光催化降解有機(jī)污染物近幾年，利用半導(dǎo)體催化劑進(jìn)行太陽(yáng)能光催化降解有機(jī)污染物的研究取得顯著進(jìn)展。其核心技術(shù)是半導(dǎo)體催化劑的制備及光催化氧化器的設(shè)計(jì)。該項(xiàng)技術(shù)作為環(huán)保新材料，能大大降低能源消耗，減少污染治理成本。太陽(yáng)能應(yīng)用2農(nóng)業(yè)太陽(yáng)能干燥太陽(yáng)能養(yǎng)殖太陽(yáng)能灌溉太陽(yáng)能溫室太陽(yáng)灶太陽(yáng)能應(yīng)用2農(nóng)業(yè)太陽(yáng)能干燥太陽(yáng)能養(yǎng)殖太陽(yáng)能干燥器由太陽(yáng)能集熱器陣列和輻射型干燥器組成，配有蒸汽換熱器以滿足全天候運(yùn)行。物料在干燥器中同時(shí)以對(duì)流和輻射傳熱方式得到熱量，受熱升溫，不斷蒸發(fā)水份，達(dá)到干燥目的。系統(tǒng)干燥溫度、濕度、通風(fēng)量均可按物料的干燥工藝隨意調(diào)節(jié)，以適應(yīng)工業(yè)性生產(chǎn)。在需要更高烘干溫度的場(chǎng)合（如木材），可采用聚光集熱器提高溫度。需要溫水養(yǎng)殖的池體，都可以采用太陽(yáng)能-鍋爐聯(lián)用熱水工程進(jìn)行池體恒溫，浙江省已成功地應(yīng)用太陽(yáng)能于甲魚養(yǎng)殖生產(chǎn)中，這不僅減少了企業(yè)的生產(chǎn)成本,而且降低對(duì)大氣、水質(zhì)、土壤和周圍的環(huán)境污染。太陽(yáng)能應(yīng)用2農(nóng)業(yè)太陽(yáng)能灌溉太陽(yáng)能應(yīng)用2農(nóng)業(yè)太陽(yáng)能溫室太陽(yáng)能應(yīng)用2農(nóng)業(yè)太陽(yáng)灶太陽(yáng)能應(yīng)用3其他太陽(yáng)能生活熱水供給太陽(yáng)能采暖太陽(yáng)能制冷太陽(yáng)能幕墻太陽(yáng)能游泳池太陽(yáng)能應(yīng)用3其他太陽(yáng)能生活熱水供給太陽(yáng)能采暖太陽(yáng)能應(yīng)用3其他太陽(yáng)能制冷目前，太陽(yáng)能制冷技術(shù)日趨完善。在夏季，被太陽(yáng)能集熱器加熱的熱水首先進(jìn)入儲(chǔ)水箱，當(dāng)熱水溫度達(dá)到一定值時(shí)，由儲(chǔ)水箱向制冷機(jī)提供熱媒水；從制冷機(jī)流出并已降溫的熱水流回儲(chǔ)水箱，再由集熱器加熱成高溫?zé)崴?；制冷機(jī)產(chǎn)生的冷媒水通向空調(diào)箱，以達(dá)到制冷空調(diào)的目的。當(dāng)太陽(yáng)能不足以提供高溫?zé)崦剿畷r(shí)，可由輔助鍋爐補(bǔ)充熱量。太陽(yáng)能應(yīng)用3其他太陽(yáng)能幕墻2008年6月24日晚，世界上最大的太陽(yáng)能多媒體幕墻在北京落成并揭開(kāi)面紗。這面多媒體幕墻是北京輝煌靜雅大酒店的外墻，總面積面積2200平米，造價(jià)高達(dá)2000多萬(wàn)元人民幣，由2300塊、9種不同的光電板組成。該墻體采用太陽(yáng)能電池板和LED燈。白天，安裝在玻璃幕墻后的太陽(yáng)能電池板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能并儲(chǔ)存；晚上，儲(chǔ)存的電能為多媒體幕墻的顯示工作提供能源。山東省第一個(gè)能發(fā)電的太陽(yáng)能玻璃幕墻2008年4月安裝在力諾集團(tuán)辦公樓大樓上。這個(gè)由力諾太陽(yáng)能電力工程有限公司自主研發(fā)的[size=2]30片2mX2m光電幕墻玻璃，可以為這座大樓提供6000瓦電力，每年合計(jì)發(fā)電9000度。太陽(yáng)能應(yīng)用3其他太陽(yáng)能幕墻2009年1月8日，擁有全球最大的光伏建筑一體化幕墻的低能耗生態(tài)建筑——尚德電力總部辦公大樓竣工，總面積約1.8萬(wàn)平方米的全球最大光電幕墻成為這一生態(tài)建筑的標(biāo)志。這里將成為尚德公司國(guó)家級(jí)企業(yè)(集團(tuán))技術(shù)中心的研發(fā)基地。整個(gè)工程設(shè)計(jì)容量為1兆瓦，預(yù)計(jì)全年發(fā)電量將超過(guò)100kWh。尚德總部大樓于2007年下半年開(kāi)工，2008年12月建成，總投資約2億元。其建筑地上7層，幕墻總高度37米。南立面光伏幕墻玻璃是整個(gè)工程的亮點(diǎn)，采用帶傾斜角度的不銹鋼拉桿駁接鋼結(jié)構(gòu)框架式玻璃幕墻系統(tǒng)，東西立面幕墻與南立面呼應(yīng)一致，整體結(jié)構(gòu)輕盈通透。幕墻總面積約1.8萬(wàn)平方米，PV幕墻面積6900平米,是目前全球最大的光電幕墻。從主動(dòng)節(jié)能的角度看，該建筑以最低使用壽命70年計(jì)算，共可產(chǎn)生電量3892萬(wàn)kWh，預(yù)計(jì)每年可以替代標(biāo)準(zhǔn)煤338噸，減排二氧化碳605噸，70年共可替代標(biāo)準(zhǔn)煤23660噸，主動(dòng)節(jié)能效果顯著。此外，尚德總部大樓采用光伏建筑一體化(BIPV)系統(tǒng)，除保證自身建筑用電外，還可以向電網(wǎng)供電，從而緩解高峰電力需求。大樓設(shè)計(jì)還采用地?zé)崂眉夹g(shù)、空氣熱泵技術(shù)、水源收集與循環(huán)利用技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)。太陽(yáng)能應(yīng)用3其他太陽(yáng)能游泳池太陽(yáng)能資源及測(cè)試太陽(yáng)能資源及測(cè)試太陽(yáng)能資源及測(cè)試?yán)碚撚?jì)算1衛(wèi)星掃描2實(shí)地測(cè)試3太陽(yáng)能資源及測(cè)試?yán)碚撚?jì)算1太陽(yáng)能資源及測(cè)試衛(wèi)星掃描2太陽(yáng)能資源及測(cè)試總輻射直射散射太陽(yáng)輻射實(shí)地測(cè)試3太陽(yáng)能資源及測(cè)試太陽(yáng)能資源及測(cè)試太陽(yáng)能資源及測(cè)試太陽(yáng)能資源評(píng)估1.評(píng)估依據(jù)2.評(píng)估指標(biāo)

太陽(yáng)能資源豐富程度太陽(yáng)能資源利用價(jià)值太陽(yáng)能資源穩(wěn)定程度太陽(yáng)能資源日最佳利用時(shí)段總體評(píng)估太陽(yáng)能資源評(píng)估1.評(píng)估依據(jù)2.評(píng)估指標(biāo)

太陽(yáng)能資源豐富程度指標(biāo)資源豐富程度≥1740KW·h/(m2·a)資源豐富1400～1740KW·h/(m2·a)資源較豐富1160～1400KW·h/(m2·a)資源較貧乏＜1160KW·h/(m2·a)資源貧乏太陽(yáng)能資源評(píng)估1.評(píng)估依據(jù)2.評(píng)估指標(biāo)

太陽(yáng)能資源利用價(jià)值利用各月日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的天數(shù)為指標(biāo)，反映一天中太陽(yáng)能資源的利用價(jià)值。一天中日照時(shí)數(shù)如小于6小時(shí)，其太陽(yáng)能一般沒(méi)有利用價(jià)值。其中日照時(shí)數(shù)是指太陽(yáng)在某地實(shí)際照射的時(shí)數(shù)。日照時(shí)數(shù)定義為太陽(yáng)直輻射達(dá)到或超過(guò)120（W/m2）的那段時(shí)間總和，以小時(shí)為單位，取一位小數(shù),日照時(shí)數(shù)也稱實(shí)照時(shí)數(shù)。太陽(yáng)能資源評(píng)估1.評(píng)估依據(jù)2.評(píng)估指標(biāo)

太陽(yáng)能資源穩(wěn)定程度一年中各月日照時(shí)數(shù)大于6小時(shí)的天數(shù)最大值與最小值的比值，可以反映當(dāng)?shù)靥?yáng)能資源全年變幅的大小，比值越小說(shuō)明太陽(yáng)能資源全年變化越穩(wěn)定，就越利于太陽(yáng)能資源的利用。此外，最大值與最小值出現(xiàn)的季節(jié)也反映了太陽(yáng)能資源的一種特征。太陽(yáng)能資源評(píng)估1.評(píng)估依據(jù)2.評(píng)估指標(biāo)

太陽(yáng)能資源日最佳利用時(shí)段利用太陽(yáng)能日變化的特征作為指標(biāo)，評(píng)估太陽(yáng)能資源日變化規(guī)律。以當(dāng)?shù)貢r(shí)間9～10時(shí)的年平均日照時(shí)數(shù)作為上午日照情況的代表，以11～13時(shí)的年平均日照時(shí)數(shù)作為中午日照情況的代表，以14～15時(shí)的年平均日照時(shí)數(shù)作為下午日照情況的代表。哪一段時(shí)期的年平均日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)，則表示該段時(shí)間是一天中最有利太陽(yáng)能資源利用的時(shí)段。太陽(yáng)能資源評(píng)估廠址/參數(shù)資源豐富程度利用價(jià)值穩(wěn)定程度有效時(shí)數(shù)數(shù)值排序數(shù)值排序數(shù)值排序數(shù)值排序額濟(jì)納旗1687.761434821.19270.9988吉蘭泰1680.984632241.40910.9011百靈廟1718.423333161.250.9165林西1616.4911347121.148180.94916通遼1546.0771333371.15480.91611化德1662.3788335111.2460.9183民勤1662.729731691.409100.8597蘭州1637.6889293101.64790.8159榆林1682.956530851.47620.8586拉薩1849.279133811.40930.8824哈爾濱1383.0818291171.333200.79517阿勒泰1481.36216265203.875160.2219和田1783.077232681.72110.74512喀什1620.0661028231.81340.6072北京1557.63712284152.154150.8310成都1328.91420891816170.35518長(zhǎng)沙1348.159191241626190.41914深圳1535.814183143.429130.5913上海1492.32415216132120.64620南京1412.36317157193.333140.52615太陽(yáng)能資源評(píng)估1.評(píng)估依據(jù)2.評(píng)估指標(biāo)

總體評(píng)估如何利用不同評(píng)估指標(biāo)得到的結(jié)果對(duì)不同地區(qū)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)是對(duì)該地區(qū)太陽(yáng)能資源最終的定量評(píng)價(jià)結(jié)果，所以在太陽(yáng)能資源評(píng)估時(shí)也要綜合考慮太陽(yáng)能資源評(píng)估的不同指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估，根據(jù)上文分析，太陽(yáng)能資源評(píng)估是多要素的復(fù)雜系統(tǒng)，在進(jìn)行太陽(yáng)能資源綜合分析時(shí)，影像太陽(yáng)能資源評(píng)估結(jié)果的多變量之間是具有一定的相關(guān)關(guān)系的。因此，在各個(gè)變量之間相關(guān)關(guān)系研究的基礎(chǔ)上，用較少的新變量代替原來(lái)較多的變量，而且使這些較少的新變量盡可能多地保留原有較多的變量所反映的信息。運(yùn)用主成分分析方法能夠綜合處理將影響太陽(yáng)能資源總體評(píng)估的幾種影響參數(shù)進(jìn)行總體分析的強(qiáng)有力方法。太陽(yáng)能資源評(píng)估廠址/參數(shù)資源豐富程度利用價(jià)值穩(wěn)定程度有效時(shí)數(shù)總體評(píng)估數(shù)值排序數(shù)值排序數(shù)值排序數(shù)值排序數(shù)值排序額濟(jì)納旗1687.761434821.19270.99880.932吉蘭泰1680.984632241.40910.90110.686百靈廟1718.423333161.250.91650.823林西1616.4911347121.148180.949160.735通遼1546.0771333371.15480.916110.4910化德1662.3788335111.2460.91830.734民勤1662.729731691.409100.85970.578蘭州1637.6889293101.64790.81590.3711榆林1682.956530851.47620.85860.579拉薩1849.279133811.40930.88241.051哈爾濱1383.0818291171.333200.79517-0.1514阿勒泰1481.36216265203.875160.2219-0.9017和田1783.077232681.72110.745120.687喀什1620.0661028231.81340.60720.0213北京1557.63712284152.154150.83100.1712成都1328.91420891816170.35518-2.2319長(zhǎng)沙1348.159191241626190.41914-2.4120深圳1535.814183143.429130.5913-0.6216上海1492.32415216132120.64620-0.4515南京1412.36317157193.333140.52615-1.0418太陽(yáng)能資源評(píng)估太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電（太陽(yáng)能組件的I-V特性）太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電（太陽(yáng)能組件的照度特性）太陽(yáng)能光伏發(fā)電（太陽(yáng)能組件的溫度特性）太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電（影響光伏組件發(fā)電量的主要因素）太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電（光伏組件結(jié)構(gòu)）光伏組件結(jié)構(gòu)（西班牙）太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電（光伏組件電路）防逆流二極管：防止其他太陽(yáng)能電池回路或者蓄電池產(chǎn)生的電流流進(jìn)該組件。該器件也可以放在控制器中。旁路二極管：為防止陰影造成的白斑效應(yīng)，導(dǎo)致組件受損。一般滿足其反向電壓為保護(hù)電池串的最大輸出電壓的1.5倍以上。太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電（光伏組件的加工生產(chǎn)）太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電（逆變控制）充電控制器主要由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開(kāi)關(guān)功率管等組成。在太陽(yáng)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，保護(hù)蓄電池，避免過(guò)充電和過(guò)放電現(xiàn)象的發(fā)生。控制器的選擇主要與電池板陣列系統(tǒng)電壓電流和負(fù)載有關(guān)。逆變器的作用就是將太陽(yáng)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，逆變器的選擇主要與負(fù)載類型和功率有關(guān)。太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能光伏發(fā)電（儲(chǔ)能）蓄電池組是將太陽(yáng)電池方陣發(fā)出直流電貯能起來(lái),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)。白天太陽(yáng)能電池方陣給蓄電池充電,同時(shí)方陣還給負(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。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)世界太陽(yáng)能資源的分布1、太陽(yáng)能資源豐富程度最高地區(qū)印度、巴基斯坦、中東、北非、澳大利亞和新西蘭2、太陽(yáng)能資源豐富程度中高地區(qū)美國(guó)、中美和南美南部3、太陽(yáng)能資源豐富程度中等地區(qū)西南歐洲、巴西、東南亞、大洋州、中國(guó)、朝鮮和中非4、太陽(yáng)能資源豐富程度中低地區(qū)東歐和日本5、太陽(yáng)能資源豐富程度最低地區(qū)加拿大和西北歐洲我國(guó)太陽(yáng)能資源的分布1、一類地區(qū)（年輻射量>6700MJ/M2）青藏高原地區(qū)2、二類地區(qū)（年輻射量5400--6700MJ/M2）新疆、內(nèi)蒙、甘肅、寧夏、陜西、山西西部、北京和河北北部3、三類地區(qū)（年輻射量4200--5400MJ/M2）東北三省、華北、華南、華東地區(qū)4、四類地區(qū)（年輻射量<5400MJ/M2）四川和重慶光伏系統(tǒng)的組成太陽(yáng)能組件（又叫太陽(yáng)能電池）充放電控制器、逆變器及監(jiān)控設(shè)備蓄電池以上三大部分組成光伏系統(tǒng)的特點(diǎn)沒(méi)有傳動(dòng)部件，不產(chǎn)生噪聲沒(méi)有空氣污染，不排放廢水沒(méi)有燃燒過(guò)程，不需要燃料維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單，維護(hù)費(fèi)用低運(yùn)行可靠性，穩(wěn)定性好關(guān)鍵部件的太陽(yáng)能電池使用壽命長(zhǎng)---晶體硅太陽(yáng)能電池壽命可達(dá)到25年以上根據(jù)需要很容易擴(kuò)大發(fā)電規(guī)模光伏系統(tǒng)的應(yīng)用1、獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：太空航空器、通信系統(tǒng)、微波中繼站、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)、光伏水泵、無(wú)電缺點(diǎn)地區(qū)戶用供電、城市照明設(shè)備、交通工具等2、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域：城市屋頂光伏并網(wǎng)發(fā)電、沙漠光伏并網(wǎng)電站等光伏系統(tǒng)的分類小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)(SmallDC)簡(jiǎn)單直流系統(tǒng)（SimpleDC）大型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)(LargeDC)交流、直流供電系統(tǒng)(AC/DC)并網(wǎng)系統(tǒng)(UtilityGridConnect)混合供電系統(tǒng)(Hybrid)小型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)(SmallDC)特點(diǎn)：系統(tǒng)只有直流負(fù)載且功率比較小，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便主要用途：一般為戶用系統(tǒng)，負(fù)載為各種民用的直流產(chǎn)品以及相關(guān)的娛樂(lè)設(shè)備系統(tǒng)配置：一般為3-50W的組件，6-65AH蓄電池使用地點(diǎn)：我國(guó)西北地區(qū)大力推廣的光伏系統(tǒng)，負(fù)載為直流節(jié)能燈、收錄機(jī)和電視機(jī)，用來(lái)解決無(wú)電地區(qū)家庭的基本照明和生活問(wèn)題。簡(jiǎn)單直流系統(tǒng)（SimpleDC）特點(diǎn)：系統(tǒng)負(fù)載為直流負(fù)載，且負(fù)載使用時(shí)間沒(méi)有特別要求，負(fù)載主要在白天使用，整個(gè)系統(tǒng)中不需要蓄電池和控制器，提高了太陽(yáng)能的利用效率。主要用途：光伏水泵系統(tǒng)、一些白天臨時(shí)設(shè)備用電和旅游設(shè)施中。系統(tǒng)配置：一般為10-100W的組件使用地點(diǎn)：我國(guó)西北地區(qū)光伏水泵提水系統(tǒng)大型太陽(yáng)能供電系統(tǒng)(LargeDC)特點(diǎn)：系統(tǒng)負(fù)載為直流負(fù)載，但負(fù)載功率較大，需要配備較大的太陽(yáng)能電池組件和較大的蓄電池組。主要用途：通信、遙測(cè)、檢測(cè)設(shè)備電源，農(nóng)村的集中供電站，航標(biāo)燈塔，路燈等領(lǐng)域系統(tǒng)配置：一般為1000-幾十KW的組件，2V/幾千AH電池使用地點(diǎn)：中國(guó)移動(dòng)、聯(lián)通通信基站電源。交流、直流供電系統(tǒng)(AC/DC)特點(diǎn)：系統(tǒng)負(fù)載為直流負(fù)載或交流負(fù)載，需要配備較大的太陽(yáng)能電池組件和較大的蓄電池組。主要用途：通信、遙測(cè)、檢測(cè)設(shè)備電源，農(nóng)村的集中供電站，航標(biāo)燈塔，路燈等領(lǐng)域系統(tǒng)配置：一般為1000-幾十KW的組件，2V/幾千AH電池使用地點(diǎn)：我國(guó)的光明工程、中國(guó)移動(dòng)、聯(lián)通通信基站電源系統(tǒng)、路燈系統(tǒng)并網(wǎng)系統(tǒng)(UtilityGridConnect)特點(diǎn)：太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)。主要用途：太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)以后供給可以使用交流電的一切負(fù)載系統(tǒng)配置：很大的組件，需要使用并網(wǎng)逆變器，不需要蓄電池使用地點(diǎn)：發(fā)達(dá)國(guó)家大量使用，我國(guó)處于發(fā)展階段混合供電系統(tǒng)(Hybrid)特點(diǎn)：除了使用太陽(yáng)能電池組件發(fā)電以外，還有和風(fēng)力發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)等其他備用電源一起構(gòu)成供電系統(tǒng)。主要用途：光柴互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)系統(tǒng)配置：組件、蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)（風(fēng)力發(fā)電機(jī)）使用地點(diǎn)：使用柴油發(fā)電機(jī)或者風(fēng)況好的地區(qū)。光伏發(fā)電系統(tǒng)的獨(dú)特特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無(wú)枯竭危險(xiǎn)絕對(duì)干凈（無(wú)污染，除蓄電池外）不受資源分布地域的限制可在用電處就近發(fā)電能源質(zhì)量高使用者在感情上容易接受獲取能源花費(fèi)時(shí)間短供電系統(tǒng)工作可靠缺點(diǎn)照射的能量分布密度小獲取的能量與四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)造價(jià)比較高以上特點(diǎn)決定了光伏發(fā)電供電系統(tǒng)在應(yīng)用中有著其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)和相關(guān)制約。光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括兩方面：容量設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)容量設(shè)計(jì)：計(jì)算出系統(tǒng)在全年內(nèi)能夠可靠工作所需的太陽(yáng)能組件和蓄電池的數(shù)量。硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的硬件設(shè)備，包括太陽(yáng)能組件的選型，支架設(shè)計(jì)，控制器、逆變器的選擇，電纜的選擇，控制測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，防雷設(shè)計(jì)和配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要的數(shù)據(jù)：光伏系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的地理位置（地點(diǎn)、緯度、經(jīng)度和海拔），該地區(qū)的氣象資料（逐月太陽(yáng)能總輻射量、、直接輻射量、散射輻射量），年平均氣溫和最高、低氣溫，最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天數(shù)，最大風(fēng)速以及冰雹、降雪等特殊天氣情況。獨(dú)立光伏系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)獨(dú)立光伏軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：負(fù)載用電量的估算，太陽(yáng)能電池組件的數(shù)量和蓄電池容量的計(jì)算以及太陽(yáng)能電池組件安裝最佳傾角的計(jì)算1、負(fù)載用電量的計(jì)算主要是把系統(tǒng)負(fù)載的功率累加后得出，但要考慮負(fù)載本身的負(fù)載性質(zhì)決定的功率因數(shù)，所以在計(jì)算時(shí)需要把負(fù)載的效率加進(jìn)去，這樣就在負(fù)載用電量上要比實(shí)際的負(fù)載容量要大一點(diǎn)。2、太陽(yáng)能電池組件設(shè)計(jì)主要的原則是要滿足平均天氣條件下負(fù)載的每日用電需求。設(shè)計(jì)中不要考慮盡可能快的把蓄電池充滿，只要考慮一年中大部分時(shí)間里太陽(yáng)能組件的發(fā)電量遠(yuǎn)大于負(fù)載的使用量。（太陽(yáng)能組件的成本高）

設(shè)計(jì)獨(dú)立光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵是選擇成本效益最好的方案獨(dú)立光伏系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3、蓄電池的設(shè)計(jì)：保證在太陽(yáng)連續(xù)低于平均值的情況下負(fù)載仍可以正常工作。

A、重要的參數(shù)：自給天數(shù)------即系統(tǒng)沒(méi)有任何外來(lái)能源的情況下負(fù)載仍能正常工作的天數(shù)

B、自給天數(shù)的確定：負(fù)載對(duì)電源的要求程度和最大連續(xù)陰雨天數(shù)

C、蓄電池的計(jì)算：（1）基本公式自給天數(shù)*日平均負(fù)載蓄電池容量=

最大放電深度深循環(huán)型電池使用80%放電深度，淺循環(huán)型電池使用50%放電深度蓄電池的基本計(jì)算例子假如光伏發(fā)電系統(tǒng)交流的耗電量為10kW?h/天，如果該光伏系統(tǒng)中，我們選擇的逆變器的效率為90%，輸入電壓為48V，用戶選擇自給天數(shù)為5天，使用深循環(huán)電池,求需要配置的電池容量負(fù)載每天需要的電池容量=10000W?h/0.9/48V=231.48A?h/天

5天需要蓄電池容量=5天*231.48A?h/0.8=1446.75A?h

那么此系統(tǒng)就應(yīng)該選擇2V1500AH蓄電池24只串聯(lián)使用

以上為基本公式,這些只是根據(jù)負(fù)載估算出來(lái)的蓄電池的容量,實(shí)際使用中還有很多的性能參數(shù)會(huì)對(duì)蓄電池容量和使用壽命產(chǎn)生很大的影響,這就需要以下的蓄電池設(shè)計(jì)修正。

蓄電池的設(shè)計(jì)修正蓄電池的容量還與兩個(gè)重要的因素相關(guān)：蓄電池的放電率和環(huán)境溫度（根據(jù)蓄電池的放電曲線和溫度曲線）自給天數(shù)*日平均負(fù)載蓄電池容量=（@指定放電率）最大允許放電深度*溫度修正因子

最大允許放電深度：深循環(huán)型電池使用80%放電深度，淺循環(huán)型電池使用50%放電深度，但嚴(yán)寒地區(qū)需要修正這個(gè)參數(shù)，適當(dāng)減少這個(gè)值，擴(kuò)大蓄電池容量，以延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。

蓄電池的設(shè)計(jì)修正例子建立一套光伏供電系統(tǒng)給一個(gè)地處偏遠(yuǎn)的通訊基站供電，系統(tǒng)為24V直流供電該系統(tǒng)的負(fù)載有兩個(gè)：負(fù)載一，工作電流為10A，每天工作24h;負(fù)載二，工作電流為5A，每天工作12h。該系統(tǒng)所處的地點(diǎn)的24h平均最低溫度為-20度，系統(tǒng)的自給天數(shù)為5天，使用深循環(huán)工業(yè)用蓄電池。

5天*（10A*24h+5A*12h）/24V

蓄電池容量==187A?h(@50小時(shí)放電率)0.5*0.7

此系統(tǒng)選擇2V/200AH蓄電池12只

最大允許放電深度選擇0.5,溫度修正因子選擇為0.7

光伏組件的計(jì)算公式

日平均負(fù)載(A?H)并聯(lián)組件數(shù)量=

庫(kù)侖效率*(組件日輸出(A?H)*衰減因子)

系統(tǒng)電壓(V)并聯(lián)組件數(shù)量=

組件電壓(V)光伏組件的計(jì)算例子一個(gè)偏遠(yuǎn)地區(qū)建設(shè)的光伏供電系統(tǒng)，給系統(tǒng)使用直流負(fù)載，負(fù)載為24V，負(fù)載需要的能量為400A?h/天，該地區(qū)最低的光照輻射是一月份，如果采用30度的傾角，斜面上平均日太陽(yáng)輻射為3.0KW?h/M2,也就是相當(dāng)于3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)峰值小時(shí),假設(shè)采用75W太陽(yáng)能組件組件日輸出=3.0峰值小時(shí)*75W/12V=3.0*4.4A=13.2A?h/天假設(shè)蓄電池的庫(kù)侖效率為90%,太陽(yáng)能組件的輸出衰減為10%

日平均負(fù)載(A?H)

并聯(lián)組件數(shù)量=

庫(kù)侖效率*(組件日輸出(A?H)*衰減因子)400(A?H)==37.40.9*(13.2(A?H)*0.9)

串聯(lián)組件數(shù)量=24V/12V=2根據(jù)以上數(shù)據(jù),可以選擇并聯(lián)組件為38,串聯(lián)組件為2,所需總的太陽(yáng)能組件為2*38=76塊75W組件光伏系統(tǒng)中組件支架的角度太陽(yáng)能組件方陣相關(guān)的兩個(gè)角度參量:太陽(yáng)電池組件傾角和太陽(yáng)組件方位角太陽(yáng)電池組件傾角是太陽(yáng)電池組件平面與水平地面的夾角,這個(gè)夾角是由緯度決定的,根據(jù)緯度的不同,這個(gè)夾角由公式計(jì)算得出,在我國(guó)一般是緯度+1—12度,具體有各個(gè)城市的傾斜角查出.太陽(yáng)組件方位角是方陣的垂直面與正南方向的夾角,北半球,太陽(yáng)電池組件朝向正南(即方陣的垂直面與正南方向的夾角為0度)時(shí)太陽(yáng)電池組件的發(fā)電量是最大的光伏系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和施工電纜的選擇基礎(chǔ)建設(shè)接地和防雷控制器的選擇逆變器的選擇監(jiān)控設(shè)備的選擇系統(tǒng)原理圖GPRS數(shù)據(jù)傳輸顯示ENDTHANKS太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體物理知識(shí)太陽(yáng)能電池工作原理與特性太陽(yáng)能電池生產(chǎn)制造工藝太陽(yáng)能電池的發(fā)展趨勢(shì)第一節(jié)半導(dǎo)體物理知識(shí)一、半導(dǎo)體及其主要特性導(dǎo)體絕緣體半導(dǎo)體電阻率（Ωcm）10-8-10-6108-102010-5-107電阻率的變化受雜質(zhì)含量影響極大電阻率受光熱等外界條件的影響很大二、半導(dǎo)體硅的晶體結(jié)構(gòu)硅是地球上最豐富的元素之一，占地殼質(zhì)量的25%，僅次于氧元素地球上不存在單質(zhì)硅，基本上以硅酸鹽和二氧化硅的形式存在硅的熔點(diǎn)為1415℃，沸點(diǎn)為2355℃按晶體結(jié)構(gòu)分，可分為單晶硅、多晶硅和非晶硅三、本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體（一）本征半導(dǎo)體

晶格完整且不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體，由于溫度的影響，會(huì)使價(jià)鍵斷裂，形成電子-空穴對(duì)。自由電子和空穴的運(yùn)動(dòng)時(shí)不規(guī)則的，并產(chǎn)生電流。這樣的空穴和電子稱為載流子。（二）雜質(zhì)半導(dǎo)體人為地將某種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體材料中去的過(guò)程，叫摻雜，摻雜5價(jià)的磷元素和摻雜3價(jià)的硼元素可分別得到n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體。（三）載流子的輸運(yùn)電子和空穴發(fā)生的凈位移，叫做載流子的輸運(yùn)，有漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)兩種輸運(yùn)方式。

在電場(chǎng)的作用下，任何載流子都做漂移運(yùn)動(dòng)，一般情況下，少子數(shù)目遠(yuǎn)少于多子數(shù)目，因此漂移電流主要是多子貢獻(xiàn)；擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)中，只有注入的少子存在很大的濃度梯度，因此擴(kuò)散電流主要是少子貢獻(xiàn)（四）p-n結(jié)

在一塊半導(dǎo)體晶體上，使一部分呈p型（空穴導(dǎo)電），一部分呈n型（電子導(dǎo)電），則該p型和n型半導(dǎo)體界面附近的區(qū)域就叫做p-n結(jié)。P型和n型半導(dǎo)體接觸后，由于濃度差，載流子會(huì)發(fā)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)N型區(qū)的多子（電子）要向p型區(qū)擴(kuò)散，p型區(qū)多子（空穴）向n型區(qū)擴(kuò)散擴(kuò)散的結(jié)果：n型區(qū)形成正電荷區(qū)域；p型區(qū)形成負(fù)電荷區(qū)域在p型區(qū)和n型區(qū)交界區(qū)域，形成一層很薄的空間電荷區(qū)，即p-n結(jié)P-n結(jié)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)，在空間電荷內(nèi)將產(chǎn)生載流子的漂移運(yùn)動(dòng)漂移運(yùn)動(dòng)載流子運(yùn)動(dòng)方向與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)載流子運(yùn)動(dòng)方向相反當(dāng)漂移運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)載流子數(shù)目相同時(shí)，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡此時(shí)內(nèi)建電場(chǎng)電勢(shì)差稱為p-n結(jié)勢(shì)壘第二節(jié)太陽(yáng)能電池的工作原理與特性一、太陽(yáng)能電池的分類按結(jié)構(gòu)分類同質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池肖特基太陽(yáng)能電池多結(jié)太陽(yáng)能電池液結(jié)太陽(yáng)能電池按材料分類硅太陽(yáng)能電池化合物半導(dǎo)體太陽(yáng)電池有機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池薄膜太陽(yáng)能電池二、太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)——以硅太陽(yáng)能電池為例上圖為一p型硅材料制成的n+/p型常規(guī)太陽(yáng)能電池示意圖P層為基體，厚度為0.2mm-0.5mmP層上面是n層（定層，發(fā)射區(qū)層），它是在同一塊材料的表面層用高溫?fù)诫s擴(kuò)散方法制得，由于是種摻雜，記為n+,厚度為0.2-0.5μmP層和n層之間是p-n結(jié)發(fā)射層上面有由金屬制成的上電極，基體下面有下電極在電池的光照面，有一層減反射膜三、太陽(yáng)能電池的基本工作原理（一）光生伏打效應(yīng)當(dāng)物體受到光照時(shí)，其體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。在氣體、液體和固體中均可產(chǎn)生這種效應(yīng)，但在固體特別是半導(dǎo)體中，光能轉(zhuǎn)換成電能的效率特別高。半導(dǎo)體將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能過(guò)程主要包括以下四點(diǎn)：太陽(yáng)光照射到半導(dǎo)體表面半導(dǎo)體吸收一定能量的光子，激發(fā)出光生載流子載流子在p-n結(jié)作用下，產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)通過(guò)外接負(fù)載，形成光生電流，獲得功率輸出（二）太陽(yáng)能電池的基本工作原理太陽(yáng)光照射p-n結(jié)，在半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)在勢(shì)壘電場(chǎng)的作用下，電子驅(qū)向n區(qū)，空穴驅(qū)向p區(qū)在p-n結(jié)附近產(chǎn)生與勢(shì)壘電場(chǎng)相反的光生電場(chǎng)光生電場(chǎng)一部分抵消勢(shì)壘電動(dòng)勢(shì)，剩下的部分使p區(qū)帶正電，n區(qū)帶負(fù)電在n區(qū)與p區(qū)之間的薄層產(chǎn)生了光生伏打電動(dòng)勢(shì)當(dāng)外電路通過(guò)電極接通時(shí)，便有電能輸出四、太陽(yáng)能電池的基本特性（一）太陽(yáng)能電池的極性P+、n+表示太陽(yáng)能正面光照層半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電類型太陽(yáng)能電池輸出電壓的極性，p型一側(cè)為正極，n型一側(cè)為負(fù)極（二）太陽(yáng)能電池的電流-電壓特性（1）太陽(yáng)能電池的等效電路Isc—短路電流：將太陽(yáng)能電池置于標(biāo)準(zhǔn)光源照射下，輸出短路時(shí)，流過(guò)太陽(yáng)能電池兩端的電流Uoc—開(kāi)路電壓：將太陽(yáng)能電池置于特定光源照射下，兩端斷開(kāi)時(shí)的輸出電壓值ID—通過(guò)二極管的總擴(kuò)散電流，方向與Is相反Rs—太陽(yáng)能電池內(nèi)阻，通常很小Rsh—旁漏電阻，通常很大（2）太陽(yáng)能電池的電壓電流數(shù)學(xué)關(guān)系（3）太陽(yáng)能電池的電壓電流曲線

短路Isc正比于太陽(yáng)輻射流量，太陽(yáng)能電池的輸出功率等于流經(jīng)該電池的電流與電壓的乘積（4）最大功率輸出當(dāng)太陽(yáng)能電池的電壓上升時(shí)，例如通過(guò)增加負(fù)載電阻值使電壓從0（短路）開(kāi)始增加時(shí)，電池的輸出功率從0開(kāi)始逐漸增加；當(dāng)電壓達(dá)到一定值時(shí)，功率可達(dá)到最大；如果繼續(xù)增加阻值，功率將逐漸減小，直到0（開(kāi)路）其中，電池輸出功率最大點(diǎn)稱為最大功率點(diǎn)；該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電壓，稱為最大功率點(diǎn)電壓Um；該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流稱為最大功率點(diǎn)電流Im。（三）太陽(yáng)能電池的填充因子太陽(yáng)能電池最大功率與開(kāi)路電壓和短路電流的乘積，用FF表示FF是評(píng)價(jià)太陽(yáng)能電池輸出特性好壞的一個(gè)重要參數(shù)，值越高，表示太陽(yáng)能電池輸出特性約趨近于矩形，電池的光電轉(zhuǎn)換效率越高，F(xiàn)F>0.7，說(shuō)明電池質(zhì)量?jī)?yōu)良（四）太陽(yáng)能電池的光譜響應(yīng)太陽(yáng)能電池收集到的某種波長(zhǎng)的光電流與相對(duì)于入射到電池表面的該波長(zhǎng)光子數(shù)之比光譜響應(yīng)有絕對(duì)光譜響應(yīng)和相對(duì)光譜響應(yīng)之分，絕對(duì)光譜響應(yīng)是某一波長(zhǎng)下太陽(yáng)能電池的短路電流與入射光功率之比；相對(duì)光譜響應(yīng)是把最大光譜響應(yīng)定為1，其他光譜響應(yīng)與這一最大值的比值（五）太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率太陽(yáng)能電池受光照時(shí)的最大輸出功率與照射到電池上入射光的功率Pin之比與電池的結(jié)構(gòu)、結(jié)特性、材料性質(zhì)、工作溫度和環(huán)境變化等有關(guān)。理論上限值為33%。目前單晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率為16-20%；多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率一般為15-18%（六）溫度對(duì)太陽(yáng)能電池輸出性能的影響載流子的擴(kuò)散系數(shù)與隨溫度的升高而稍有增加，因此光生電流IL也隨溫度升高而稍有增加I0隨溫度的上升呈指數(shù)增大，因此開(kāi)路電壓隨溫度的上升急劇下降當(dāng)溫度升高時(shí)，I-U曲線變形，填充因子下降溫度升高太陽(yáng)能電池的功率下降，典型的功率溫度系數(shù)為-0.35%/℃五、太陽(yáng)能電池組由于單個(gè)光伏電池單元僅能產(chǎn)生0.5V的電壓，因此單個(gè)電池的用處極少。實(shí)際上光伏應(yīng)用的基礎(chǔ)單位是由一定數(shù)量的電池單元串聯(lián)組成；然后由外表堅(jiān)硬、具有抗腐蝕性的外包裝整體封裝。典型的光伏電池模塊由36個(gè)電池單元串聯(lián)組成，稱“12V光伏電池模塊”。（一）電池單元串聯(lián)串聯(lián)光伏電池模塊，電流-電壓曲線將沿著電壓軸線簡(jiǎn)單遞增。（二）電池單元并聯(lián)并聯(lián)光伏電池模塊，電流-電壓曲線是該電壓下各模塊電流之和（三）電池單元串并聯(lián)當(dāng)需要大功率時(shí)，可采用并聯(lián)和串聯(lián)組合，其總電流-電壓曲線是各個(gè)模塊電流之和太陽(yáng)能電池組件中某一個(gè)電池被遮蔽，將作為負(fù)載消耗其他太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的能量，而發(fā)熱，這成為“熱斑效應(yīng)”。（四）遮蔽對(duì)電流-電壓曲線的影響N個(gè)太陽(yáng)能電池單元串聯(lián)第n個(gè)單元被遮蔽則第n個(gè)單元電流源輸出Isc為0考慮到當(dāng)其余n-1個(gè)電池單元仍工作于滿日照下，輸出電流仍為原來(lái)的電流I，輸出電壓為Un-1，此時(shí)一個(gè)電池單元被