光伏发电简介.docx

,地球上最丰富的元素之一,经“提纯”和“生长”后成为晶体半导体,是构成太阳电池的基本材料。太阳电池特有的电特性是借助于在晶体硅中掺入某些元素(例如:磷或硼等),从而在材料的分子电荷里造成永久的不平衡,形成具有特殊电性能的半导体材料。具有光-电转换特性的半导体器件通常由两种分别称为P型半导体和n型半导体的材料结合而成(见图2-1),当光照射到p-n结上时,产生电子一空穴对,在半导体内部结附近生成的载流子,受内建电场的吸引到达空间电荷区。电子流入n区,空穴流入p区,结果使n区储存了过剩的电子,p区有过剩的空穴,在p-n结附近形成与势垒方向相反的光生电场。光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外,还使P区带正电,n区带负电,在n区和p区之间的薄层产生电动势,这丈阳光表面电极防止反射膜N型半导1*P型半导体TTTTz底面电极尢上电流】*■B ■■#■就是“光生伏打效图。2此时,半果导体光电路效应示中就有与入射光能量成正比的光电流流过,这个电流称作短路电流。另一方面,若将p—n结两端开路,则由于电子和空穴分别流人n区和p区,使n区的费米能级比p区的费米能级高,在这两个费米能级之间就产生了电位差V。可以测得这个值,并称为开路电压。(简称“光伏器件”),它直接将太阳光转换成直流电,是光伏发电的最基本单元(见图2-2)。太阳电池由两层半导体材料组成,其厚度大约1/10C英寸,形成两个区域一一个正荷电区,一个负荷电区。负区位于电池的上层,在这一层强迫渗透磷并与硅粘在一起。正区置于电池表层的下面,正负界面区域称为p-n结。制造电池时p-n结被赋予了恒定的特性。当阳光投射到太阳电池内保持松散状态的电子时,这些靠近 p-n结的电子朝向电池的表层流动。金属线将光伏HE里每个电池的前意连图这样使电子通过许多p-n结,建立起所有电池的串联电压。在每个电池p-,这个电池电压与电池的尺寸无关。电流受电池面积和日照强度的影响,较大面积的电池能够产生较强的电流。,例如将一个蓄电池通过导体或金属线连到负载,就成为一个最简单的电路,如图2-3(a)所示。它有一个单一的电压源(一个12V蓄电池)被导线连到单一负载(12V24W灯泡),使用一个开关接通或断开灯泡与电源的连接。当电路断开时,灯是熄灭的。当电路成2A(24W/12V=2A)的电合后,24W灯泡将形电流以2A的速率从蓄电池流出,再通过灯泡返回到蓄电池。由蓄电池流出的电子所获得的12V势能,在照明灯里消耗掉太阳电池组件是一组用金属线串联或串并联起来的太阳电池(见图2-4),目的是产生所希望的电压和电流。太阳电池非常象小的蓄电池,当用金属线串联时,电流值恒定,电压累加。,36个电池串联的光伏组件工作电压18伏,标称电压12伏,组件的输出电流与每个单独的电池电流相同。依照上述电路的构成原理,将图2-3中的蓄电池替换成光伏组件后,在阳光的照射下灯泡也将发光,从而构成一个最简单的光伏电路,如图 2-3(b)所示。222串联和并联光伏电路太阳电池件组件同电源一样,也米用电压值和电流值标定。在充足的阳光下50W组件标称电压是12V,电流大约3A。光伏组件可以组合到一起,根据需要可得到不同的电压和电流。同蓄电池一样,将光伏组件串联时电压将增加,电流值不变。同样的两个12V、3A光伏组件串联接线后得到24V、3A系统,如图2-5所示。为增加系统的电流值,光伏组件必须并联接线,图2-6展示同样的两个12V、3A光伏组件并联接线后得到12V、6A系统。并联接线使产生的电流值增加,电压值不变。光伏系统可以采用串/并联接线,以获得所需要的电压和电流值。为得到24V、6A方阵需要四个光伏组件(见图2-7)。注意,串联接线时要将一个组件的正极(+)连到另一个组件的负极(-),并联接线是从正到正极和负到负极。光伏组件串联接线时的总电压降等于每个单独组件电压之和,串联接线时的各组件电流相等。蓄电池与光伏组件连接时,组件使用串联和并联组合接线,可实现所负载所要求的电压和电流。图2-。负载的评估是系统设计和成本核算的关键步骤。用电设备的功率需求可以通过测量或从厂商提供的技术资料获得。但是AlZ每天、每周或每个月用电设备工作的时间总量需要估计。当一个给定负载所需求的瓦数没有时,通常可用给出的电压、电流参数代替。电压乘电流即可计算负载所需要的瓦数。交流(AC)或直流(DC)负载必须预先确定,如果使用AC负载,需要配备逆变器。独立光伏系统选择的工