從太陽能獲得電力,需通過太陽電池進行光電變換來實現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同。要使太陽能發(fā)電真正達到實用水平,一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本,二是要實現(xiàn)太陽能發(fā)電同的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。
光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器組成,其中太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的關鍵部分,太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質量和成本。太陽能電池主要分為晶體硅電池和薄膜電池兩類,前者包括單晶硅電池、多晶硅電池兩種,后者主要包括非晶體硅太陽能電池、銅銦鎵硒太陽能電池和碲化鎘太陽能電池。
通過水或其他工質和裝置將太陽輻射能轉換為電能的發(fā)電方式,稱為太陽能熱發(fā)電。先將太陽能轉化為熱能,再將熱能轉化成電能,它有兩種轉化方式:一種是將太陽熱能直接轉化成電能,如半導體或金屬材料的溫差發(fā)電,真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電,堿金屬熱電轉換,以及磁流體發(fā)電等;另一種方式是將太陽熱能通過熱機(如汽輪機)帶動發(fā)電機發(fā)電,與常規(guī)熱力發(fā)電類似,只不過是其熱能不是來自燃料,而是來自太陽能。太陽能熱發(fā)電有多種類型,主要有以下五種:塔式系統(tǒng)、槽式系統(tǒng)、盤式系統(tǒng)、太陽池和太陽能塔熱氣流發(fā)電。 種是聚光型太陽能熱發(fā)電系統(tǒng),后兩種是非聚光型。 一些發(fā)達國家將太陽能熱發(fā)電技術作為國家研發(fā),制造了數(shù)十臺各種類型的太陽能熱發(fā)電示范電站,已達到并網(wǎng)發(fā)電的實際應用水平。 [1]
聚焦式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的傳熱工質主要是水、水蒸汽和熔鹽等,這些傳熱工質在接收器內可以加熱到攝氏450度然后用于發(fā)電。此外,該發(fā)電方式的儲熱系統(tǒng)可以將熱能暫時儲存數(shù)小時,以備用電高峰時之需。
拋物槽式聚焦系統(tǒng)是利用拋物柱面槽式發(fā)射鏡將陽光聚集到管形的接收器上,并將管內傳熱工質加熱,在熱換氣器內產生蒸汽,推動常規(guī)汽輪機發(fā)電。塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是利用一組立跟蹤太陽的定日鏡,將陽光聚集到一個固定塔頂部的接收器上以產生高溫。
由于技術和材料原因,單一電池的發(fā)電量是十分有限的,實用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng),稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管,根據(jù)半導體材料的電子學特性,當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的P-N結上時,在一定的條件下,太陽能輻射被半導體材料吸收,在導帶和價帶中產生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結勢壘區(qū)存在著較強的內建靜電場,因而能在光照下形成電流密度J,短路電流Isc,開路電壓Uoc。若在內建電場的兩側面引出電極并接上負載,理論上講由P-N結、連接電路和負載形成的回路,就有"光生電流"流過,太陽能電池組件就實現(xiàn)了對負載的功率P輸出。
在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中,系統(tǒng)的總效率ηese由電池組件的PV轉換率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負載的效率等組成。但相對于太陽能電池技術來講,要比控制器、逆變器及照明負載等其它單元的技術及生產水平要成熟得多,而且系統(tǒng)的轉換率只有17%左右。因此提高電池組件的轉換率,降低單位功率造價是太陽能發(fā)電產業(yè)化的和難點。太陽能電池問世以來,晶體硅作為主角材料保持著統(tǒng)治地位。對硅電池轉換率的研究,主要圍繞著加大吸能面,如雙面電池,減小反射;運用吸雜技術減小半導體材料的復合;電池超薄型化;改進理論,建立新模型;聚光電池等。
P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅,形成P-N結。當光線照射太陽能電池表面時,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發(fā)生了躍遷,成為自由電子在P-N結兩側集聚形成了電位差,當外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。
系統(tǒng)相互立,可自行控制,避免發(fā)生大規(guī)模停電事故,安全性高;
彌補大電網(wǎng)穩(wěn)定性的不足,在意外發(fā)生時繼續(xù)供電,成為集中供電不可或缺的重要補充;
可對區(qū)域電力的質量和性能進行實時監(jiān)控,非常適合向農村、牧區(qū)、山區(qū),發(fā)展中的中、小城市或商業(yè)區(qū)的居民供電,大大減小環(huán)保壓力;
輸配電損耗低,甚至沒有,無需建配電站,降低或避免附加的輸配電成本;土建和安裝成本低;
調峰性能好,操作簡單;由于參與運行的系統(tǒng)少,啟??焖?,便于實現(xiàn)全自動。
所屬分類:光伏產品/太陽能發(fā)電系統(tǒng)
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