专题3光伏发电

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1、专题3光伏发电3.1背景全球范围内的能源危机日趋严重，而与能源危机孪生的气候危机的表现则更为直观，气候变暖已威胁到了人类赖以生存的地球的生态环境和人类安全。早在上个世纪90年代，各国的经济学家和科学家就已通过种种数据揭示了能源危机这一人类面临的严重问题，并提出了“新能源”的理念。随后美国、加拿大、日本、欧盟等也都十分重视可再生能源的开发利用，制定并实施了一系列鼓励政策，积极开发如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源。进入21世纪，如何发展新能源产业、实现可再生能源的高效、清洁利用已成为世界各国新能源发展的共同目标之一。

2、作为新能源之一的太阳能，利用太阳能发电即光伏发电技术的应用是目前发展最为迅速、并且前景最为看好的可再生能源产业之一。各国政府对光伏发电都十分重视，美国提出“太阳能先导计划”，意在降低太阳能光伏发电的成本，使其2015年达到商业化竞争的水平；日本也提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量；欧洲光伏协会提出了“setfor2020”规划，规划在2020年让光伏发电做到商业化竞争。通过各国政府对光伏发电的各种政策性支持，截止到2010年，全球光伏发电累计装机容量达到了40GW，国际能源署预计2020年光伏发电在许多地区能够实现电网平价，到2

3、050年能够提供全球发电量的11%。当然作为能源大国之一，中国也不甘落后，2009年相继提出了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》、金太阳示范工程等鼓励光伏发电产业发展的政策；2010年国务院颁布的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》明确提出要“开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场”；2011年国务院制定的“十二五”规划纲要再次明确了要重点发展包括太阳能热利用和光伏光热发电在内的新能源产业；国家发改委2011年8月1日宣布了新的太阳能光伏发电标杆上网电价，按项目核准期限分别定为1.15元/kWh（含税）和1元/kWh，以刺激

4、太阳能光伏发电的普及。该通知明确了全国光伏上网的基准电价，在此基础上，地方政府可出台地方性的光伏上网电价补贴，补贴部分由地方政府负担。这一系列的政策支持让中国光伏发电发展之路更加宽广。3.2光伏发电的原理和光伏电池的分类3.21光伏发电系统原理光光伏电池发电的原理是光生伏特效应，即光子能量转换成电能的过程。当太阳光(或其他光)照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光生电子—空穴对。在电池内建电场作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负

5、载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就直接变成了可以付诸实用的电能。3.22光伏电池及其常见种类光伏电池(solarcell)是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件，又称光伏电池。能产生光伏效应的材料有多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同。1.硅太阳电池（1）硅电池A.单晶硅太阳能电池：是以单晶硅为基体材料的太阳电池。据数据显示其光电转换效率实验室测得数据最高为24.7%，商业化后转换效率为17%。B.多晶硅太阳电池：是以多晶硅为基体材料的太阳电池。据数据显示其光电转换效率实

6、验室测得数据最高为20.3%，商业化后转换效率为16%。（2）非晶硅太阳电池非晶硅太阳电池：是薄膜光伏电池的一种，一般采用高频辉光放电技术使分解硅烷气体，沉积在玻璃、陶瓷、不锈钢等非半导体衬底上而形成，亦称无定形硅太阳电池。据数据显示其光电转换效率实验室测得数据最高为12%，商业化后转换效率为6%~8%。2.化合物电池多元化合物（1）薄膜太阳能电池：系指用辉光发放电法、化学气相淀积法、溅射法、真空蒸镀法等制得的较大面积的薄膜（硅、硫化镉、砷化镓等）为基体材料的太阳电池称为薄膜太阳电池。（2）CdTe（碲化镉）太阳电池：据数据显示其光电转换

7、效率实验室测得数据最高为12%，商业化后转换效率为6%~8%。（3）CIGS（铜铟镓硒）薄膜太阳电池：据数据显示其光电转换效率实验室测得数据最高为19.9%，商业化后转换效率为17%。3.3光伏发电系统3.31光伏发电系统构成太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。1）光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成蒸汽，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程与普通的火力发电一样，是热—电转换过程。太阳能热发电主要有3种形式：槽式、塔式及碟式。

8、目前可商业化的主要是槽式。2）光—电直接转换方式。该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转化为电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。它是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件