太阳能光伏技术及日常应用范围
太阳能光伏技术及太阳能光电池的分类:
太阳能是一种辐射能,太阳能发电意味着---要将太阳光直接转换成电能,它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。将光能直接转换成电能的过程确切地说应叫光伏效应。不需要借助其它任何机械部件,光线中的能量被半导体器件的电子获得,于是就产生了电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器,就是太阳能电池。
太阳能电池也同晶体管一样,是由半导体组成的。它的主要材料是硅,也有一些其他合金。用于制造太阳能电池的高纯硅,要经过特殊的提纯处理制作。
太阳能光伏发电系统主要由太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器和用户负载等组成。其中,太阳能电池组件和蓄电池为电源系统,控制器和逆变器为控制保护系统,用户负载为系统终端。
从上世纪7O年代中期开始地面用太阳电池商品化以来,晶体硅就作为基本的电池材料占据着统治地位。以晶体硅材料制备的太阳能电池主要包括:单晶硅太阳电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、太阳能封胶板、太阳能滴胶板和薄膜晶体硅电池。单晶硅电池具有电池转换效率高,稳定性好,但是成本较高;非晶硅太阳电池具有生产效率高,成本低廉,但是转换效率较低,而且效率衰减得比较快;多晶硅太阳能电池则具有稳定的转换效率。而且性能价格比最高;薄膜晶体硅太阳能电池近年有了快速发展,但现在还占不到光伏发电的6%。
从目前来看,薄膜电池虽有很好的发展潜质,但单晶硅与多晶硅电池仍是较长时间内的主流产品。太阳能光伏发电技术日新月异,企业转换率已达17%,实验室转换率已达24.7%,每年的平均增长速度超过0.2%以上。由于太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、能量随处可得、无机械转动部件、故障率低、维护简便、无人值守、建站周期短、规模大小随意和无需架设输电线路、方便与建筑物结合等特点,它已成为太阳能发电最基本、最普遍和最有前景的应用形式。
太阳能封胶板/太阳能滴胶板方面;这其实是单多晶晶体硅电池的一种延伸产品,它由单/多晶硅太阳能电池生产而成,其生产工艺与太阳能组件有所不同,它是由PCB+太阳能电池+环氧树脂封装而成,而太阳能组件则是经过层压工艺制作加工的,但太阳能封胶板/太阳能滴胶板和太阳能组件的光电转换效率并没有什么差异,只是用范围的不同,太阳能板/组件(3~300W)主要应用于小型家用发电系统(太阳能屋顶供电系统),而太阳能封胶板/滴胶板(0.1~3W)主要应用于,户外公共设施装饰照明,或交通警示照明等,如城市公园里的草坪灯,景观灯,灭蚊等,交通警示的道钉灯等.
太阳能电池只要受到阳光或灯光的照射,就能够把光能转变为电能,使电流从一方流向另一方,一般就可发出相当于所接收光能的10~20% 的电来。一般来说,光线越强,产生的电能就越多。为了使太阳能(太阳能发电)电池板最大限度地减少光反射,将光能转变为电能,一般在它的上面都蒙上一层可 防止光反射的膜, 使太阳能(太阳能发电)板的表面呈紫色。它的工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。
所谓光生伏打效应就是当物体受光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会在PN结的两边出现电压(叫做光生电压)。这种现象就是著名的光生伏打效应。使PN结短路,就会产生电流。
现今社会,太阳能光伏应用技术越来越受世界关注,在国外已经有很多关于这方面的补助政策,我国近些年也开始注意太阳能光伏应用技术方面,并开始在西北部大力发展建设太阳能电站。太阳能光伏应用技术,主要就是太阳能发电(独立和并网)系统、太阳能路灯、风光互补路灯、太阳能交通标志灯、太阳能庭院灯、太阳能草坪灯、太阳能道钉灯等方面产品。
二、太阳能的日常应用范围:
1 用户太阳能电源:(1)小型电源10-100W不等,用语边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。
2. 交通领域:如航标灯、交通/铁路信号灯、交通**示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。 (主要由小功率太阳能组件和太阳能封胶板/滴胶板来供电)
3. 通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。
4. 石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等.
5. 家庭灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等(主要由小功率太阳能组件和太阳能封胶板/滴胶板来供电).
6. 光伏电站:10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。
7. 太阳能建;将太阳能发电与建筑材料相结合,使得未来的大型建筑实现电力自给,是未来一大发展方向。
8. 其他领域包括;(1)与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮等; (2)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统;(3)海水淡化设备供电;(4)卫星、航天器、空间电站等。
目前美国、欧洲和东南亚各国特别是德国、印度、非洲等都在大力发展太阳电池技术相关应用,并已开始大力实施"十万屋顶"计划"百万屋顶"计划等,极大地推动了光伏市场的发展,前途十分光明。
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