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光伏发电技术系列讲座_1_光伏发电原理及发展现状
光伏发电技术系列讲座 _1_光伏发电原理及发展现状 .txt11 生命是盛开的花朵,它绽放得美 丽,舒展,绚丽多资;生命是精美的小诗,清新流畅,意蕴悠长;生命是优美的乐曲,音律 和谐,宛转悠扬;生命是流淌的江河,奔流不息,滚滚向前 本文由 lmj2003126 贡献 pdf 文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT,或下载源文件到本机查看。 ·技术讲座· 王宏华·光伏发电原理及发展现状 光伏发电技术系列讲座 ( 1) 光伏发电原理及发展现状 王宏华 ( 河海大学 自动化工程系, 江苏 南京 210098 ) 摘 要: 阐述了太阳能光伏发电系 统的基本结构和工作原理, 综述了国内外光伏发电技术的发 展现状及发展趋势。 关键词: 太阳能; 光伏电池; 光伏阵列; 光伏发电系统 5276 ( 2010) 04018604 中图分类号: TK51 文献标志码:
本书系统地介绍了太阳能光伏发电原理、制造工艺以及光伏发电系统的构成。首先,介绍了能源与环境问题、全球能源发展现状、可持续发展的理念以及可再生能源发展的必要性,并阐述了光伏发电技术的发展史及发展现状。其次,重点阐述了太阳能电池的半导体物理基础理论、太阳能光伏发电原理及其基本特性、目前采用的太阳能电池材料和制造工艺。*后,介绍了光伏发电系统的结构及构成。本书力图向读者提供太阳能光伏发电技术的专业基础理论知识、太阳能电池制造工艺及技术,以及应用情况和发展前景。本书可作为高等院校光伏发电相关专业本科生、研究生教材,也可供从事太阳能光伏相关领域的研发和工程技术人员学习及参考。
光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属原子内部的库仑力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。硅原子有4个外层电子,如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子,就成为N型半导体;若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子,形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后,电流便从P型一边流向N型一边,形成电流。
光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波(该频率称为极限频率threshold frequency)照射下,某些物质内部的电子吸收能量后逸出而形成电流,即光生电。
多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等,就形成P-N结。然后采用丝网印刷,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂一层防反射涂层,电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件,就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框,正面覆盖玻璃,反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备,就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电,需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储,也可输入公共电网。发电系统成本中,电池组件约占50%,电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外 50%。
前言
主要参数符号表
第1章绪论111能源1
111能源的概念1
112能源的分类1
113能源的品质3
12能源与社会发展4
121能源利用与人类文明4
122全球能源发展现状5
13能源与环境问题8
131常规能源的环境影响8
132可持续发展战略11
14我国能源概述12
141我国能源现状、问题与对策12
142我国可再生能源现状与前景14
15太阳能的利用15
151太阳能的特点16
152太阳能的利用方式17
16光伏发电技术18
161光伏发电技术发展史19
162光伏行业发展史20
163我国光伏产业现状21
习题27
参考文献27
第2章太阳与太阳辐射3021太阳30
22日地天文关系31
221地球的自转与公转31
222天球与天球坐标系32
223太阳时33
224太阳位置35
23太阳辐射35
231太阳辐射光谱36
232太阳辐射37
233太阳常数38
234地表太阳辐射强度39
235任意平面太阳辐射强度40
24太阳能资源分布42
241世界太阳能资源分布42
242我国太阳能资源分布43
习题44
参考文献45
第3章半导体物理基础4631晶体结构46
311晶格47
312晶格的周期性48
313晶向及晶面49
314晶体的对称性51
32晶体缺陷58
321点缺陷58
322线缺陷62
33能带理论65
331原子能级和能带65
332晶体中电子的状态67
333电子在外力作用下的运动和有效质量72
334导体、绝缘体和半导体的能带论解释73
34半导体的特性75
341本征半导体的导电结构76
342典型半导体的能带结构78
343半导体中的杂质和杂质能级80
344缺陷能级82
35半导体中载流子的费米统计83
351费米统计分布84
352玻耳兹曼分布函数85
353本征半导体的载流子浓度86
354杂质半导体的载流子浓度90
36半导体的导电性95
361载流子的散射及漂移运动95
362半导体的迁移率97
37非平衡载流子98
371非平衡载流子的寿命99
372非平衡载流子的复合100
373载流子的扩散运动103
374非平衡载流子的漂移运动104
38pn结105
381pn结及其能带图105
382理想pn结电流-电压特性108
383影响pn结电流-电压特性的因素113
39半导体的光学性质116
391半导体的光学常数116
392半导体的光吸收118
习题122
参考文献122
第4章光生伏特效应12441pn结的光生伏特效应124
411光生电流124
412光电压129
42pn结太阳能电池特性132
421理想太阳能电池的等效电路132
422电流-电压特性132
423转换效率134
43效率影响因素135
431寄生电阻135
432太阳辐射强度的影响138
433温度影响139
44太阳能电池的串并联141
441平衡串并联141
442不平衡串并联142
习题144
参考文献144
第5章其他光生伏特效应14551肖特基结145
511金属和半导体的功函数145
512肖特基势垒146
513肖特基结的电流-电压特性148
514欧姆接触149
52MIS结构150
521表面态对接触势垒的影响150
522表面电场效应152
523MIS太阳能电池153
53半导体异质结155
531界面态155
532异质结能带图157
533异质结的电流-电压特性159
54非晶态半导体162
541非晶态半导体的结构162
542a-Si:H的掺杂效应及pn结163
543非晶硅太阳能电池164
习题165
参考文献166
第6章硅基太阳能电池材料及制造工艺16761晶硅电池材料167
611硅材料提纯167
612拉单晶171
613铸造多晶硅174
614制作硅片176
62晶硅太阳能电池177
621表面制绒178
622扩散制结181
623边缘刻蚀及去磷硅玻璃182
624镀减反射膜183
625印刷电极及烧结185
626测试分选及包装入库187
63晶硅太阳能电池组件188
631组件的主要封装材料188
632组件封装工艺190
64非晶硅薄膜太阳能电池的制造192
641制备透明导电薄膜194
642沉积p-i-n194
643激光切割技术195
习题196
参考文献197
第7章光伏发电系统19871光伏发电系统的分类198
711离网型光伏发电系统199
712并网型光伏发电系统200
713光伏与建筑的结合201
714光伏发电系统的采光方式202
715聚光型光伏发电系统203
72并网型光伏发电系统的体系结构207
721集中式结构207
722串行结构207
723多支路结构208
724模块式结构208
73光伏并网逆变器209
731光伏并网逆变器的电路拓扑209
732光伏并网逆变器的功能214
习题215
参考文献215
附录217附录A常用物理常数表217
附录BⅣ族半导体材料的性质218
附录CⅢ-Ⅴ族半导体材料的性质219
附录DⅡ-Ⅵ族半导体材料的性质220
附录EⅣ-Ⅵ族半导体材料的性质2212100433B