光伏：器件系统及应用.ppt

光伏： 器件、系统及应用 by Christiana Honsberg Stuart Bowden 0.1太阳能 0.2光伏发电的介绍 光伏发电是指使用太阳能电池把阳光直接转化成电的过程。今天，它正在快速地成长并成为常规化石燃料发电的越来越重要的替代品。但是，相比其它的发电技术，光伏发电还是个后起之秀，直到1950年代第一个实用的光伏器件才被展示出来。1960年代，太空工业里卫星应用对有别于电网的电力供应的需求巨大地推动了光伏产业的研究和发展。当时的太阳能电池要比现在的贵上好几千倍，而且对那种有别于传统的发电方式的需求还是十年以后才出现的。但是在几个潜在的专业市场上，相对于快速发展的晶体管，太阳能电池成为了一个令人感兴趣的科学变化。 0.2光伏发电的介绍 1970年代发生的石油危机把全世界的眼光都聚焦在了对能为陆地上的人们所用的可替代能源的需求上，而这也反过来推动了光伏作为一种能为陆地上的人们所用的发电方式的研究。尽管石油危机被证明是短暂的以及对太阳能电池发展的经济支持的减少，但此时太阳能电池俨然已经进入了发电技术的竞争者行列。它在偏远的电力供应地区的应用和优势迅速地被人们认识到，并推动了陆地光伏产业的发展。小尺寸的可携带的应用 0.2光伏发电的介绍 （如计算器和手表）开始被使用，并让偏远地区的电力供应受益匪浅。 到了1980年代，对硅太阳能电池的研究获得了回报，电池的发电效率开始提高。1985年硅电池的效率达到了里程碑式的20%。在紧接着的十年，光伏产业经历了每年15%到20%之间的稳定增长。1997年增长率达到了38%。而今天，太阳能电池不再被认为只是一种提供电力和提高那些电网还没到达的偏远地区的人们生活质量的方法。 0.2光伏发电的介绍 0.3温室效应 尽管因为其十足的实用性和经济性，太阳能电池在今天被所人们使用着，但是使用太阳能发电的潜在好处就是，光伏发电是所有发电方式中对环境最友好的一种。发电对环境的影响，特别是温室效应，是又一个促使人们研究太阳能发电的因素。接下来将给出对温室效应的简短概述。 地球的温度是来自太阳的辐射跟从地球射向太空的辐射达到平衡的结果。地球大气层的存在和物质的构成强烈地影响着从地球排放出去的辐射。如果我们地球像月球一样没有大气层，那么地球表面的平均温度将下降到大约零下18°C。然而，自然形成的占大气质量百万分之270（270ppm）的二氧化碳（CO2 ），吸收了飞向太空的辐射，也因此保存了大气的能量，让地球保暖。大气层使地 0.3温室效应 球平均温度保持在15°C左右，比月球的高33°C。二氧化碳强烈地吸收波长在13-19微米波段的辐射，而另外一种大气气体——水蒸气，能强烈吸收波长在4-7微米波段的辐射。大多数逃逸出地球的辐射的波长集中在7-13微米波段这个“窗口”。 人类活动正在不断地向大气排放“人造气体”，这些气体能吸收波长在7-13微米范围内的辐射，特别是二氧化碳、甲烷、臭氧、氮氧化物以及含氯氟烃（CFC’S）。这些气体阻碍了热能的正常逃逸并有可能使地表温度升高。现有的证据显示，到2030年，起效果的CO2水平将是现在的两倍。致使全球温度升高1到4度。这将引起风的流动模式和降雨 0.3温室效应 量的变化，其结果可能导致大陆内部变得干旱以及地球海平面上升。排放的人造气体增长的越多，当然造成的影响就越严重。 0.3温室效应 很显然，人类现在活动的规模已经达到了能够影响地球环境和它对人类的吸引力的程度了。它的副作用将是毁灭性的，在未来的几十年，那些对环境影响很小以及不排放温室气体的技术将变得越来越重要。能源领域因为其燃烧化石燃料而成为温室气体的最主要生产者，像光伏发电这种能够代替化石燃料的技术必须得到越来越多的应用。 第一章：光的特性 1.1光的基本原理 1.2黑体辐射 1.3太阳辐射 1.4地表太阳辐射 1.5太阳辐射数据 1.1.1光的基本原理 —光的特性 每秒钟地球接收到的太阳能是人类每年能量需求的好几倍。我们每天能看到的光只是从太阳发射然后进入地球的能量的一小部分而已。太阳光是电磁波的其中一种形式，而我们看到的可见光也只是我们右边显示的电磁波普的一个小子集。 在电磁波普里，光被描述成有特定波长的波。光是一种波的说法首先在18世纪早期被人们接受，当时由杨、阿拉戈和菲涅耳所做的实验显示出了光的干涉 1.1.1光的基本原理 —光的特性 效应，表明光是由波构成的。到了1860年代，光被认为是电磁波普中的一部分。然而，到了18世纪后期，当人们发现实验中测量的由热体所发出的电磁波