教学课件PPT太阳能光利用.ppt

* * * 太阳电池的短路电流Isc 太阳电池的开路电压Uoc 短路电流的大小与太阳电池的面积大小紧密相关，面积大，短路电流就大，通常1cm2的单晶硅太阳电池的短路电流为16～30mA 开路电压与电池面积的大小无关，通常单晶硅太阳电池的开路电压为450～600mV，高的可达700mV左右。 太阳电池伏安特性曲线上的任何一点都是其工作点，工作点与坐标原点的连线称为负载线，与工作点对应的电流与电压的乘积为太阳电池的输出功率。 （2） 太阳电池的伏安特性 4. 太阳电池的基本特性 5. 太阳电池特性的影响因素 （1）短路电流与入射光辐照度近似成正比关系； （2）入射光辐照度较小时，开路电压与入射光辐照度近似成正比关系，当入射光辐照度较大时，开路电压与入射光辐照度呈对数关系变化； （3）随工作温度的升高，短路电流略有升高，而开路电压显著降低，输出功率随温度的升高而显著降低。 6. 影响太阳电池转化效率的因素 太阳电池的效率：太阳电池的输出功率与入射到太阳电池的辐射功率的百分比 主要有三个方面： （1）半导体材料的性质，包括基体材料性质和掺杂特性； （2）太阳能电池的制造工艺； （3）太阳能电池的工作条件，如温度等 禁带宽度 温度 复合寿命 入射光辐照强度 掺杂浓度 表面复合速率 接触电极与串联电阻 金属栅和光反射 具体参数包括： 在给定温度下，存在一个合适的Eg值，使得转换效率最大。 随温度的升高，电池材料禁带宽度略有降低，载流子寿命缩短，开路电压会显著减少，效率降低。 光生载流子寿命长，才能够通过p-n结形成电流，所以应尽量提高复合寿命，其关键是在材料制备和电池生产过程尽量减少晶格缺陷和有害杂质。 聚光可以提高入射光辐照强度，从而可以显著提高电池效率，但是聚光也造成电池温度升高，使载流子的复合寿命缩短，必须想办法给电池降温。 增加基区的掺杂浓度是减小饱和电流I0的主要途径。当掺杂浓度从电池表面向结的方向不均匀降低时，在电池内产生附加电场，有利于光生载流子的收集，从而提高转换效率。 降低表面复合速率有助于提高Isc，并由于I0的减小而使Uoc改善。主要方法：在减反射膜与表面层之间加钝化层，使表面缺陷结果钝化；控制杂质浓度，从而减少复合中心；在电池底层采用重掺杂形成背表面场，加速载流子的输运。 通过密布金属线减少接触电阻和串联电阻。 为了使金属栅不影响阳光的投射，金属栅占有的面积应最小，如采用激光刻槽埋栅电极工艺；降低表面的反射，可以提供效率：使用减反射膜、表面织构化（绒面）处理。 7. 典型太阳能电池的特点 分为单晶硅电池、铸造多晶硅电池和带状多晶硅电池 单晶硅太阳能电池是目前开发最多的太阳能电池，效率12%～14%，实验室效率可达20%，电池厚度0.2～0.3mm。 制备过程的高能耗是其主要的缺点 （1）晶体硅太阳能电池 （2）薄膜太阳能电池 薄膜太阳能电池厚度一般只有1～10mm，制备在玻璃等相对廉价的衬底支撑材料上，可以实现低成本、大面积的工业化生产。 主要有砷化镓薄膜太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池、多晶硅薄膜太阳电池、铜铟硒薄膜太阳电池及碲化镉太阳电池等 非晶硅薄膜太阳电池与晶体硅太阳电池相比具有重量轻、工艺简单、成本低和能好少的特点，但其单个电池的最大效率约为8%，串联电池组的最大效率约为3%～6%。 砷化镓薄膜太阳电池效率较高，但比桂殿池生产复杂、能耗大、生产周期长、生产成本高 * 无机太阳能电池的性能及应用 各类电池主要性能表 种类 电池类型 商用效率 实验室效率 优点 缺点 晶硅电池 单晶硅 14%-17% 23% 效率高，技术成熟 原料成本高 多晶硅 13%-15% 20.30% 效率高，技术成熟 原料成本较高 薄膜电池 非晶硅 5%-8% 13% 弱光效应好， 成本相对较低 转化率较低 碲化镉 5%-8% 15.80% 弱光效应好， 成本相对较低 有毒污染环境 铜铟硒 5%-8% 15.30% 弱光效应好， 成本相对较低 稀有金属 8. 光伏发电系统分类及构成 光伏发电系统按与电力系统关系分类： 孤立光伏发电系统是不与常规电力系统相连而孤立运行的发电系统 并网光伏发电系统是与电力系统连接在一起的光伏发电系统。 光伏发电系统是由光伏电池板、控制器和电能存储和变换环节等构成的发电与电能变换系统。 光伏发电系统的形式主要有两种： 1、独立光伏发电系统（离网系统） 2、并网光伏发电系统 8. 光伏发电系统类型及构成 独立系统主要组成部分 独立光伏发电系统由光伏阵列、光伏控制器、蓄电池组、逆变器、监控系统和负载组成。 该系统工作特点是光伏阵列发电全部供给负载使用，发电和用电是平衡的。 并网系统主要组成部分 并网光伏发电系统分为集中式和分散式。它由光伏阵列、并网逆变器、公共电网、监控系统组成。 该系统工作特点是