太阳能光伏系统.ppt

太阳能电池
王兴棠
Photovoltaic Systems
太阳能光伏系统是利用能产生光伏效应将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。光伏发电系统的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。
太阳能光伏系统的基本概念
光伏发电系统的分类
分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统。
太阳能光伏(Solar Photovoltaic), Photovoltaic来源于希腊语“phos”(光的意思)以及“volt”取自于名字Alessandro Volta 简称PV
光伏效应指的是光照条件下不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象
光子转变为电子,光能转变为电能( photon energy-electric current ;light-current )其次,是形成电压过程。有了电压,如果两者之间连通,就会形成电流的回路
太阳能电池/模板/组列/阵列
将很多电池(通常是36个)并联或串联起来使用,形成太阳能光电板
太阳能电池(PV Cell/Solar cell) 产生的电皆为直流电
PV模板(PV Module)又称为(PV Panel) 多只太阳电池串联提升电压,并以坚固外材封装以利应用,
PV阵列(PV Array) 将多个组列并联即为阵列(数组)。阵列目的在提高电流,将3串组列电压60伏特5安培并联成数组,数组电压为60伏特、电流为15安培。
PV组列(PV String) 将模板多片串联成一列,组列的目的在提高电压,将3片模板电压20伏特5安培串联成组列,组列电压即有60伏特、电流为5安培
string
array
太阳能电池是如何工作的?
硅太阳能电池为例
硅
电子
P(positive)型半导体
硼
空穴
N(negative)型半导体
磷
活跃电子
PN结
硅结构图
太阳能电池是如何工作的?
半导体不是电的良导体,电子在通过p-n结后如果在半导体中流动,电阻非常大,损耗也就非常大
涂上了一层反射系数非常小的保护膜,将反射损失减小到5%甚至更小
金属网格
硅太阳能电池的生产流程
PV电池的种类
单晶硅 Monocrystalline Silicon
多晶硅 Polycrystalline Silicon
非晶硅 Amorphous Silicon
多元化合物碲化镉 CdTe
***化镓 GaAs
硒铟铜 CIS
銅銦鎵硒 CIGS
纳米晶化学太阳能电池
薄膜式
Thin Film Panels
从材料上来说
从形式上来说
凡光照后,而产生电能的,就是太阳电池寻找的材料
基板式
第一代硅基太阳能电池
从发展过程
第二代薄膜太阳电池
第三代新观念研发太阳能电池
Silicon Based
Thin Film
New Concept
超高效率的太阳电池
聚合物多层修饰电极型电池
第一代硅基太阳能电池
单晶硅电池的最高转换效率为15-18%
材料为单晶硅 crystalline silicon
技术最为成熟
使用寿命一般可达15年,最高可达25年
价格贵成本高生产难
单晶硅
多晶硅
多晶硅电池为12-14%
成本较低
跟单晶硅比转换效率稍低
寿命也要比单晶硅短
改良西门子法生产多晶硅
产生大量四***氢硅是一种具有腐蚀性的有毒有害液体并不环保
有最新统计数据显示,单晶硅与多晶硅在光伏产业中的应用率高达90%以上
晶硅电池的技术发展-向高效化方向发展
斯坦福大学的背面点接触电池:=22%
新新南威尔士大学的PERL电池=%
Fraunhofer研究所LBSC电池: =23%
北京太阳能研究所高效电池=%
单晶硅
晶硅电池的技术发展-向高效化方向发展
商业化多晶硅电池组件-Kyocera电池
其中PECVD-SiN钝化技术对商业化多晶硅
电池的效率提高起到了关键性的作用。
目前商业化多晶硅电池的效率13%-16%
◆乔治亚(Geogia)工大- 采用磷吸杂和双层减反射膜技术,%;
◆新南威尔士大学-采用类似PERL电池技术, %
◆ Fraunhofer研究所 %
◆ Kyocera公司采用了PECVD/SiN+表面织构化使15%.
多晶硅
晶硅电池的技术发展
1). 钝化技术:热氧化SiO2钝化,氢钝化,PECVD-SiN工艺钝化(多晶硅),a-Si钝化等
2). 陷光技术: 表面织构化技术,减反射技术
3) 背表面场(BSF)技术
4).表面织构化(绒面)技术,
5).异质结太阳电池技术:
如SnO