光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。
基本介紹
- 中文名：光伏發電系統原理
- 分類：技術用語
原理,材料,組成,
原理
光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯後進行封裝保護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電裝置。光伏發電的優點是較少受地域限制，因為陽光普照大地;光伏系統還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電及建設周期短的優點。
光伏發電是根據光生伏特效應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是併網發電,光伏發電系統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成，不涉及機械部件,所以,光伏發電設備極為精煉,可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發電技術可以用於任何需要電源的場合,上至太空飛行器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。太陽能光伏發電的最基本元件是太陽能電池（片），有單晶矽、多晶矽、非晶矽和薄膜電池等。目前，單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用於一些小系統和計算器輔助電源等。
光伏發電是根據光生伏特效應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是併網發電,光伏發電系統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成，不涉及機械部件,所以,光伏發電設備極為精煉,可靠穩定壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發電技術可以用於任何需要電源的場合,上至太空飛行器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。太陽能光伏發電的最基本元件是太陽能電池（片），有單晶矽、多晶矽、非晶矽和薄膜電池等。目前，單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用於一些小系統和計算器輔助電源等。
國產晶體矽電池效率在10至13%左右，國外同類產品效率約18至23%。由一個或多個太陽能電池片組成的太陽能電池板稱為光伏組件。目前，光伏發電產品主要用於三大方面：一是為無電場合提供電源，主要為廣大無電地區居民生活生產提供電力，還有微波中繼電源、通訊電源等，另外，還包括一些移動電源和備用電源；二是太陽能日用電子產品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等；三是併網發電，這在已開發國家已經大面積推廣實施。我國併網發電還未起步，不過，2008年北京奧運會部分用電由太陽能發電和風力發電提供。
材料
當前，晶體矽材料（包括多晶矽和單晶矽）是最主要的光伏材料，其市場占有率在90%以上,而且在今後相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶矽材料的生產技術長期以來掌握在美、日、德等3個國家7個公司的10家工廠手中，形成技術封鎖、市場壟斷的狀況。多晶矽的需求主要來自於半導體和太陽能電池。按純度要求不同，分為電子級和太陽能級。其中，用於電子級多晶矽占55%左右，太陽能級多晶矽占45%，隨著光伏產業的迅猛發展，太陽能電池對多晶矽需求量的增長速度高於半導體多晶矽的發展，預計到2008年太陽能多晶矽的需求量將超過電子級多晶矽。1994年全世界太陽能電池的總產量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年裡就增長了17倍。專家預測太陽能光伏產業在二十一世紀前半期將超過核電成為最重要的基礎能源之一。
組成
太陽能發電系統由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。
一、太陽能板
太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，太陽能電池板的作用是將太陽的光能轉化為電能後，輸出直流電存入蓄電池中。太陽能電池板是太陽能發電系統中最重要的部件之一，其轉換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價值的重要因素。組件設計：按國際電工委員會IEC：1215：1993標準要求進行設計，採用36片或72片多晶矽太陽能電池進行串聯以形成12V和24V各種類型的組件。該組件可用於各種戶用光伏系統、獨立光伏電站和併網光伏電站等。
原材料特點：電池片：採用高效率（16.5%以上）的單晶矽太陽能片封裝，保證太陽能電池板發電功率充足。玻璃：採用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)，厚度3.2mm,在太陽電池光譜回響的波長範圍內(320-1100nm)透光率達91%以上，對於大於1200nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。EVA：採用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優質EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連線劑。具有較高的透光率和抗老化能力。TPT：太陽電池的背面覆蓋物—氟塑膠膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，並因其具有較高的紅外發射率，還可降低組件的工作溫度，也有利於提高組件的效率。當然，此氟塑膠膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。框線：所採用的鋁合金框線具有高強度，抗機械衝擊能力強。也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。
二、太陽能控制器
太陽能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關功率管等組成。
一、太陽能板
太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分，太陽能電池板的作用是將太陽的光能轉化為電能後，輸出直流電存入蓄電池中。太陽能電池板是太陽能發電系統中最重要的部件之一，其轉換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價值的重要因素。組件設計：按國際電工委員會IEC：1215：1993標準要求進行設計，採用36片或72片多晶矽太陽能電池進行串聯以形成12V和24V各種類型的組件。該組件可用於各種戶用光伏系統、獨立光伏電站和併網光伏電站等。
原材料特點：電池片：採用高效率（16.5%以上）的單晶矽太陽能片封裝，保證太陽能電池板發電功率充足。玻璃：採用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)，厚度3.2mm,在太陽電池光譜回響的波長範圍內(320-1100nm)透光率達91%以上，對於大於1200nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。EVA：採用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優質EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連線劑。具有較高的透光率和抗老化能力。TPT：太陽電池的背面覆蓋物—氟塑膠膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，並因其具有較高的紅外發射率，還可降低組件的工作溫度，也有利於提高組件的效率。當然，此氟塑膠膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。框線：所採用的鋁合金框線具有高強度，抗機械衝擊能力強。也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。
二、太陽能控制器
太陽能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關功率管等組成。
主要特點：
1、使用了單片機和專用軟體，實現了智慧型控制；
2、利用蓄電池放電率特性修正的準確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點，消除了單純的電壓控制過放的不準確性，符合蓄電池固有的特性，即不同的放電率具有不同的終了電壓。
3、具有過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自動控制；以上保護均不損壞任何部件，不燒保險；
4、採用了串聯式PWM充電主電路，使充電迴路的電壓損失較使用二極體的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%，增加了用電時間；過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統由更長的使用壽命；同時具有高精度溫度補償；
5、直觀的LED發光管指示當前蓄電池狀態，讓用戶了解使用狀況；
6、所有控制全部採用工業級晶片（僅對帶I工業級控制器），能在寒冷、高溫、潮濕環境運行自如。同時使用了晶振定時控制，定時控制精確。
7、取消了電位器調整控制設定點，而利用了E方存儲器記錄各工作控制點，使設定數位化，消除了因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現誤差降低準確性、可靠性的因素；
8、使用了數字LED顯示及設定，一鍵式操作即可完成所有設定，使用極其方便直觀的作用是控制整個系統的工作狀態，並對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項；
三、蓄電池
蓄電池的作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。太陽能蓄電池是‘蓄電池’在太陽能光伏發電中的套用，目前採用的有鉛酸免維護蓄電池、普通鉛酸蓄電池,膠體蓄電池和鹼性鎳鎘蓄電池四種。國內目前被廣泛使用的太陽能蓄電池主要是：鉛酸免維護蓄電池和膠體蓄電池,這兩類蓄電池，因為其固有的“免”維護特性及對環境較少污染的特點,很適合用於性能可靠的太陽能電源系統,特別是無人值守的工作站。
四、逆變器
太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。
三、蓄電池
蓄電池的作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。太陽能蓄電池是‘蓄電池’在太陽能光伏發電中的套用，目前採用的有鉛酸免維護蓄電池、普通鉛酸蓄電池,膠體蓄電池和鹼性鎳鎘蓄電池四種。國內目前被廣泛使用的太陽能蓄電池主要是：鉛酸免維護蓄電池和膠體蓄電池,這兩類蓄電池，因為其固有的“免”維護特性及對環境較少污染的特點,很適合用於性能可靠的太陽能電源系統,特別是無人值守的工作站。
四、逆變器
太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。
