《電子技術(shù)應(yīng)用》
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太陽能光伏發(fā)電原理應(yīng)用及發(fā)展前景
OFweek太陽能光伏網(wǎng)
摘要: 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,、社會(huì)的進(jìn)步,,人們對(duì)能源利用的要求越來越高,。而在能源危機(jī)日趨嚴(yán)峻的背景下,,尋找安全清潔的新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題。太陽能以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為發(fā)展新能源的首選,太陽能發(fā)電尤為讓人青睞。
Abstract:
Key words :

  隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,、社會(huì)的進(jìn)步,人們對(duì)能源利用的要求越來越高,。而在能源危機(jī)日趨嚴(yán)峻的背景下,,尋找安全清潔的新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題。太陽能以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為發(fā)展新能源的首選,,太陽能發(fā)電尤為讓人青睞,。

  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(jiǎn)稱“光電”,。

  光伏效應(yīng)

  “光生伏特效應(yīng)”,簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”,,英文名稱:Photovoltaic effect,。指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光子(光波)轉(zhuǎn)化為電子,、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程,;其次,是形成電壓過程,。有了電壓,,就像筑高了大壩,如果兩者之間連通,,就會(huì)形成電流的回路,。

  光伏發(fā)電

  光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池,。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)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。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制,,因?yàn)殛柟馄照沾蟮?光伏系統(tǒng)還具有安全可靠,、無噪聲、低污染,、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)同期短的優(yōu)點(diǎn),。

  光伏發(fā)電系統(tǒng)原理及組成

  光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電,光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板(組件),、控制器和逆變器三大部分組成,,它們主要由電子元器件構(gòu)成,不涉及機(jī)械部件,所以,光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉,可靠穩(wěn)定壽命長(zhǎng),、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便,。理論上講,光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級(jí)電站,小到玩具,光伏電源無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最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。目前,,單晶和多晶電池用量最大,,非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。

  隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,、社會(huì)的進(jìn)步,,人們對(duì)能源利用的要求越來越高。而在能源危機(jī)日趨嚴(yán)峻的背景下,,尋找安全清潔的新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題,。太陽能以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為發(fā)展新能源的首選,太陽能發(fā)電尤為讓人青睞,。

  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(jiǎn)稱“光電”,。

  光伏效應(yīng)

  “光生伏特效應(yīng)”,,簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”,英文名稱:Photovoltaic effect,。指光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象,。它首先是由光子(光波)轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程,;其次,,是形成電壓過程。有了電壓,,就像筑高了大壩,,如果兩者之間連通,就會(huì)形成電流的回路,。

  光伏發(fā)電

  光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù),。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)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,。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制,因?yàn)殛柟馄照沾蟮?光伏系統(tǒng)還具有安全可靠,、無噪聲、低污染,、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)同期短的優(yōu)點(diǎn),。

  光伏發(fā)電系統(tǒng)原理及組成

  光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電,光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板(組件)、控制器和逆變器三大部分組成,,它們主要由電子元器件構(gòu)成,,不涉及機(jī)械部件,所以,光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉,可靠穩(wěn)定壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便,。理論上講,光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級(jí)電站,小到玩具,光伏電源無處不在,。太陽能光伏發(fā)電的最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。目前,,單晶和多晶電池用量最大,,非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。

  光伏產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域 

  目前,,國(guó)產(chǎn)晶體硅電池效率在15至19%左右,,國(guó)外同類產(chǎn)品效率約18至24%。由一個(gè)或多個(gè)太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件,。目前,,光伏發(fā)電產(chǎn)品主要用于三大方面:一是為無電場(chǎng)合提供電源,主要為廣大無電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力,,還有微波中繼電源,、通訊電源等,另外,,還包括一些移動(dòng)電源和備用電源,;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坪燈等,;三是并網(wǎng)發(fā)電,這在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)大面積推廣實(shí)施,。

  光伏發(fā)電優(yōu)勢(shì)

  與常規(guī)發(fā)電技術(shù)相比,,光伏發(fā)電沒有中間轉(zhuǎn)換過程,發(fā)電形式極為簡(jiǎn)潔,,發(fā)電過程不消耗資源,,不排放溫室氣體、廢氣和廢水,,環(huán)境友好,;沒有機(jī)械旋轉(zhuǎn)部件,不存在機(jī)械磨損,,無噪聲,,發(fā)電不用冷卻水;發(fā)電設(shè)備既能在無水的荒漠地帶安裝,也可安裝在城市的屋頂和墻面,,不單獨(dú)占地,,模塊化結(jié)構(gòu),規(guī)模大小隨意,,運(yùn)行維護(hù)和管理簡(jiǎn)單,,可實(shí)現(xiàn)無人值守,維護(hù)成本極低,。特別是太陽能取之不盡,,用之不竭,光伏電池制造所需的硅資源在地殼中的含量高達(dá)26%,,沒有資源短缺和耗盡問題,。光伏發(fā)電是最具發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù),也是太陽能利用的重要形式,。

  發(fā)展前景

  近年來,,全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快,以年均30%以上的速度快速增長(zhǎng),,到2009年年底,,全球光伏發(fā)電容量已超過2000萬千瓦。進(jìn)入2010年,,根據(jù)Solarbuzz最新年度光伏市場(chǎng)報(bào)告,,2010年全球光伏市場(chǎng)安裝量達(dá)到18.2GW,相較于去年增幅139%,。到2011年底全球光伏安裝量將累計(jì)達(dá)到58GW,。光伏發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)力不斷提高,已成為全球最受重視的新能源發(fā)電技術(shù),。

  在當(dāng)今油,、碳等能源短缺的現(xiàn)狀下,各國(guó)都加緊了發(fā)展光伏的步伐,。美國(guó)提出“太陽能先導(dǎo)計(jì)劃”意在降低太陽能光伏發(fā)電的成本,,使其2015年達(dá)到商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)的水平;日本也提出了在2020年達(dá)到28GW的光伏發(fā)電總量,;歐洲光伏協(xié)會(huì)提出了“setfor2020 ”規(guī)劃,,規(guī)劃在2020年讓光伏發(fā)電做到商業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)。在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下,,各國(guó)政府對(duì)光伏發(fā)電的認(rèn)可度逐漸提高,。

  據(jù)預(yù)測(cè),太陽能光伏發(fā)電在21世紀(jì)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)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(yīng)的主體,。預(yù)計(jì)到2030年,,可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上,,而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10%以上;到2040年,,可再生能源將占總能耗的50%以上,,太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上;到21世紀(jì)末,,可再生能源在能源結(jié)構(gòu)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(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位,。

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