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太阳能电池
阅读:8157时间:2010-11-01 12:50:03

  主要是以半导体材料为基础,利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应的装置。

原理

  太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴-电子对,在p-n结电场的作用下,空穴由n区流向p区,电子由p区流向n区,接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

  太阳能发电方式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工质的蒸气,再驱动汽轮机发电。前一个过程是光-热转换过程;后一个过程是热-电转换过程,与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高,估计它的投资至少要比普通火电站贵5~10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20~25亿美元,平均1kW的投资为2000~2500美元。因此,目前只能小规模地应用于特殊的场合,而大规模利用在经济上很不合算,还不能与普通的火电站或核电站相竞争。

  (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换成电能,光-电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池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,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用的太阳能电池组,这是其它电源无法比拟的。

分类

  1、硅太阳能电池;2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;3、功能高分子材料制备的大阳能电池;4、纳米晶太阳能电池等。

构件

  (一)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

  (二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。

  (三)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。

  (四)逆变器:在很多场合,都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合,需要使用多种电压的负载时,也要用到DC-DC逆变器,如将24VDC的电能转换成5VDC的电能(注意,不是简单的降压)。

起源

  1953年美国贝尔研究所首先应用这个原理试制成功硅太阳电池,获得6[%]光电转换效率的成果.太阳能电池的出现,好比一道曙光,尤其是航天领域的科学家,对它更是注目.这是由于当时宇宙空间技术的发展,人造地球卫星上天,卫星和宇宙飞船上的电子仪器和设备,需要足够的持续不断的电能,而且要求重量轻,寿命长,使用方便,能承受各种冲击、振动的影响.太阳能电池完全满足这些要求,1958年,美国的“先锋一号”人造卫星就是用了太阳能电池作为电源,成为世界上第一个用太阳能供电的卫星,空间电源的需求使太阳电池作为尖端技术,身价百倍.现在,各式各样的卫星和空间飞行器上都装上了布满太阳能电池的“翅膀”,使它们能够在太空中长久遨游.我国1958年开始进行太阳能电池的研制工作,并于1971年将研制的太阳能电池用在了发射的第二颗卫星上.以太阳能电池作为电源可以使卫星安全工作达20年之久,而化学电池只能连续工作几天.

  空间应用范围有限,当时太阳电池造价昂贵,发展受到限.70年代初,世界石油危机促进了新能源的开发,开始将太阳电池转向地面应用,技术不断进步,光电转换效率提高,成本大幅度下降.时至今日,光电转换已展示出广阔的应用前景.

  太阳能电池近年也被人们用于生产、生活的许多领域.从1974年世界上第一架太阳能电池飞机在美国首次试飞成功以来,激起人们对太阳能飞机研究的热潮,太阳能飞机从此飞速地发展起来,只用了六七年时间太阳能飞机从飞行几分钟,航程几公里发展到飞越英吉利海峡.现在,最先进的太阳能飞机,飞行高度可达2万多米,航程超过4000公里.另外,太阳能汽车也发展很快.

  在建造太阳能电池发电站上,许多国家也取得了较大进展.1985年,美国阿尔康公司研制的太阳能电池发电站,用108个太阳板,256个光电池模块,年发电能力300万度.德国1990年建造的小型太阳能电站,光电转换率可达30%多,适于为家庭和团体供电.1992年美国加州公用局又开始研制一种“革命性的太阳能发电装置”,预计可供加州1/3的用电量.用太阳能电池发电确实是一种诱人的方式,据专家测算,如果能把撒哈拉沙漠太阳辐射能的1%收集起来,足够全世界的所有能源消耗.

  在生产和生活中,太阳能电池已在一些国家得到了广泛应用,在远离输电线路的地方,使用太阳能电池给电器供电是节约能源降低成本的好办法.芬兰制成了一种用太阳能电池供电的彩色电视机,太阳能电池板就装在住家的房顶上,还配有蓄电池,保证电视机的连续供电,既节省了电能又安全可靠.日本则侧重把太阳能电池应用于汽车的自动换气装置、空调设备等民用工业.我国的一些电视差转台也已用太阳能电池为电源,投资省,使用方便,很受欢迎.

行业标准

  GB/T2296-2001太阳电池型号命名方法

  GB/T2297-1989太阳光伏能源系统术语

  GB/T6492-1986航天用标准太阳电池,

  GB/T6494-1986航天用太阳电池电性能测试方法

  GB/T6495.1-1996光伏器件第1部分:光伏电流一电压特性的测量

  GB/T6495.2-1996光伏器件第2部分:标准太阳电池的要求

  GB/T6495.3-1996光伏器件第3部分:地面用光伏器件的测量原理及标准光谱辐照度数据

  GB/T6495.4-1996晶体硅光伏器件的I-V实测特性的温度和辐照度修正方法

  GB/T6495.5-1997光伏器件第5部分:用开路电压法确定光伏(PV)器件的等效电池温度(ECT)

  GB/T6495.7-2006光伏器件第7部分:光伏器件测量过程中引起的光谱失配误差的计算

  GB/T6495.8-2002光伏器件第8部分:光伏器件光谱响应的测量

  GB/T6495.9-2006光伏器件第9部分:太阳模拟器性能要求

  GB/T6497-1986地面用太阳电池标定的一般规定

  GB/T9535-1998地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型

  GB/T11010-1989光谱标准太阳电池

  GB/T11011-1989非晶硅太阳电池电性能测试的一般规定

  GB/T17683.1-1999太阳能在地面不同接收条件下的太阳光谱辐照度标准第1部分:大气质量1.5的法向直接日射辐照度和半球向日射辐照度

  GB/T18210一2000晶体硅光伏(PV)方阵I-V特性的现场测量

  GB/T18479-2001地面用光伏(PV)发电系统概述和导则

  GB/T18911-2002地面用薄膜光伏组件设计鉴定和定型

  GB/T18912-2002光伏组件盐雾腐蚀试验

  GB/T19064-2003家用太阳能光伏电源系统技术条件和试验方法

  GB/Tl9393-2003直接耦合光伏(PV)扬水系统的评估

  GB/T19394-2003光伏(PV)组件紫外试验

  GB/T19939-2005光伏系统并网技术要求

  GB/T20042.1-2005质子交换膜燃料电池术语

  GB/T20046-2006光伏(PV)系统电网接口特性

  GB/T20047.1-2006光伏(PV)组件安全鉴定第1部分:结构要求

  GB/T20513-2006光伏系统性能监测测量、数据交换和分析导则

  GB/T20514-2006光伏系统功率调节器效率测量程序

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