光伏基础 Microsoft Word 文档 (2)

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1、1839年，法国Becqueral第一次发现，在光照条件下，某些固体系统的两端具有电压，用导线将两端连接起某些固体系统的两端具有电压，用导线将两端连接起来后，有电流输出，这就是光生伏特效应（photovoltaics，简称PV）。（photovoltaics，简称PV）。1954年,贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6％的单1954年,贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6％的单晶硅太阳电池，现代硅太阳电池时代从此开始。目前我国光伏发电系统主要是直流系统，即将太阳电池发出的电能给蓄电池充电，而蓄电池直接给负载供电一束光照在半导体上和照在金属或

2、绝缘体上效果截然不同。由于金属中自由电子如此之多，以致光引起的导电性能的变化完全可忽略。绝缘体在很高温度下仍未能激发出更多的电子参加导电。而导电性能介于金属和绝缘体之间的半导体对体内电子的束缚力远小于绝缘体，可见光的光子能量就可以把它从束缚激发到自由导电状态，这就是半导体的光电效应。当半导体内局部区域存在电场时，光生载流子将会积累，和没有电场时有很大区别，电场的两侧由于电荷积累将产生光电电压，这就是光生伏特效应，简称光伏效应。太阳电池就是利用这种效应制成的。    当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的

3、光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子—空穴对。这样，光能就以产生电子—空穴对的形式转变为电能、如果半导体内存在P—n结，则在P型和n型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向n区，空穴驱向P区，从而使得n区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，在P—n结附近形成与势垒电场方向相反光的生电场。光生电场的一部分除抵销势垒电场外，还使P型层带正电，n型层带负电，在n区与p区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势。若分别在P型层和n型层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流通过。如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产

4、生一定的电压和电流，输出功率。我国太阳池的研究始于1958年,1959年研制成功第1个有实用价值的太阳电池。1971年3月首次成功地应用于我国第2颗卫星上，1973年太阳电池开始在地面应用，1979年开始生产单晶硅太阳电池。80年代中后期，引进国外太阳电池生产线或关键设备，初步形成生产能力达到4.5MW太阳能光伏产业。其中单晶硅电池2.5MW,非晶硅电池2MW,工业组件的转换效率单晶硅电池为11%~13%,非常硅电池为5%~6%。我国光伏组件生产逐年增加，成本不断降低，市场不断扩大，装机容量逐年增加，1999年底累计约15MW。应用领域包括农村电气化

5、、交通、通信、石油、气象、国防等。特别是光伏电源系统解决了许多农村学校、医疗所、家庭照明、电视等用电，对发展边远贫困地区的社会经济和文化发挥了十分重要的作用。西藏有7个无电县城采用光伏电站供电，社会经济效益非常显著。在研究开发方面，开展了单晶硅、多晶硅电池研究及非晶硅、碲化镉、硒铜等薄膜电池研究，同时还开展了浇铸多晶硅、银/铝浆、EVA等材料研究，并取得可喜成果，其中刻槽埋栅电池效率达到国际水平。21世纪我国光伏发电的发展可考虑2种模式，即年增长率约15%的常规模式和在政策法规驱动下年增长率约25%的快速模式。根据光伏工业自身的发展经验，生产量和规模

6、每增加1倍，成本下降约20%，而价格通常比成本高30%；发电成本考虑了总系统价格、经济寿命（折旧期）、利率、运行和维护费用、保险费等因素。按照这种估算，2010年我国光伏组件年生产量将分别达到11MW和27MW，发电成本分别为1.14和0。96元，装机容量分别达到80MW和140MW。2030年光伏组件年生产量分别达到175MW和2320MW，发电成本分别为0.57和0.28元,总装机容量分别达到1700MW和11700MW。光伏技术的发电成本在2020年估计在0.5~1.0元/(kW·h)范围,在相当大的市场上开始具有竞争力;在2030年左右,则在

7、几乎整个电力市场上都具有竞争力;联合国专家组针对世界光伏技术和产业的发展作了更详细的分析和预测[9],结果更为乐观:2005~2015年发电成本在0.045~0.091美元/(kW·h)之间,在相当大的市场上开始具有竞争力;2015年后,发电成本低于0.045美元/(kW·h),则在几乎整个电力市场上都具有竞争力。中国光伏电他的主要产品是单晶硅电池和非晶硅电池，多晶硅电池只有少量的中试产品。单晶硅电池主要是直径100mm的圆片，商品组件的转换效率为11％一13％，由36片电池串联成的组件的功率为37W，左右。个别工厂可以生产100mmX100mm的准

8、方片单晶硅电池，但受现有设备条件的限制和在成本上的考虑，未进行正式生产。商品非晶硅光伏电池组件的最大面积为3