太阳能发电原理
2007-06-30 17:07
一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池构成，下面对各部分的功能做一个简单的介绍：
1.太阳电池板
太阳电池板的作用是将太阳辐射能直接转换成直流电，供负载使用或存贮于蓄电池内备用。一般根据用户需要，将若干太阳电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵，再配上适当的支架及接线盒组成。
2.充电控制器
充电控制器主要由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。在太阳发电系统中，充电控制器的基本作用是为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。同时记录并显示系统各种重要数据，如充电电流、电压等。
3.逆变器
逆变器的作用就是将太阳能电池方阵和蓄电池提供的低压直流电逆变成220伏交流电，供给交流负载使用。在很多场合，都需要提供220V  AC、110V  AC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12V  DC、24V  DC、48V  DC。为能向220V  AC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24V DC的电能转换成5V DC的电能（注意，不是简单的降压）。
4.蓄电池组
蓄电池组是将太阳电池方阵发出直流电贮能起来, 供负载使用。在光伏发电系统中, 蓄电池处于浮充放电状态。白天太阳能电池方阵给蓄电池充电,同时方阵还给负载用电,晚上负载用电全部由蓄电池供给。因此, 要求蓄电池的自放电要小, 而且充电效率要高, 同时还要考虑价格和使用是否方便等因素。
太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素：
1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？
2、 系统的负载功率多大？
3、 系统的输出电压是多少，直流还是交流？
4、 系统每天需要工作多少小时？
5、 如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？
6、 负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？
7、 系统需求的数量。
太阳能发电的原理及所用材料高纯硅、电池板、蓄电池
2007-12-08 01:50
太阳能发电的原理这是半导体物理中涉及的问题。
物质根据导电性可以分为：导体，半导体和绝缘体。
从物质内部结构来讲，物质的导电性是由电子运动引起的。
如果物质内部所有能级都被电子所填充，那么电子就没有运动空间，也就不会导电，也就是绝缘体。
如果物质内部有一部分能级是空的，而另一部分被电子所填充，那么，在没有外界影响的状态下，电子会处于基态，也就是能量最低的状态，与最低能级相对应，这时高能级就是空的，在有外界能量输入时，低能级上的电子吸收能量跃迁到高能级，就发生了电子的运动，具有了导电性。
太阳能电池是由光敏半导体材料制成的，比如高纯硅。它的纯度达到6个9，也就是平常所说的99.9999%。
多晶硅现在是太阳能研究的热点，在各大科技检索中都有很多的文章，上面的答案基本上是一种方法，相比GaAs （砷化镓）系的材料来说，硅因为其含量大，天然硅砂纯度高（95%+)易提纯（这里的易提纯也是相对而言的，其实要获得6个9的纯度对于目前国内企业来说 还是相当困难），可以利用单晶硅热处理或利用硅烷热分解沉积制得。
对于多晶硅而言，在太阳能电池领域将有比较大的应用前景，比如说，通过能带计算，Si/O （thickness ratio=1:8)超晶格将得到直接带隙半导体，量子效率将提高到30%左右（停留在研究阶段）。日本的一些电器公司制备的多晶硅太阳能电池高的可达15%左右。目前急需解决的是多晶硅表面不饱和H键的维持。
太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：

（一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；

（二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；

（三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

（四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向 220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载 时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。
5 相关技术
  我国发展的可再生能源技术比较多，与太阳能发电技术可以相比的首推风力发电技术。据估计，中国10 m 高度层实际可开发的风能储量为2.53×108kW，如果年满发电按2 000 小时到2500小时计，风力发电年发电量可达5.06×1011 kW·h到6.325×1011 kW·h。
  现在已开发出100W到10 kW的独立型风力发电设备，10 kW到200 kW的风力发电与柴油发电机或太阳能发电混合供电设备。并网型风力发电设备，由单机容量150 kW 到2 500 kW风力发电机组成。规模在10MW以上的并网型风力发电场已超过10 座。
  到2005 年，我国风力发电设计总装机容量为1 000~1 500 MW，为太阳能发电设备的20 倍以上。到2020 年规划风力发电累计总装机容量可达30 000MW，为太阳能发电设备的15 倍。据计算，2001 年风力发电上网电价不含增值税为0.55元/kW·h，含增值税为0.64元/kW·h。2005年6 月上海12家企业以1元/kW·h 的价格购买了上海的风力发电的电力，成本和价格也比太阳能发电低。因此，即使到2020年，太阳能发电技术产业也赶不上风力发电技术产业的规模。
6 结语
  本文从太阳能发电技术、材料、市场、国外情况、相关技术等5 个方面讨论了我国发展太阳能发电技术产业的问题和趋势。太阳电池生产能力虽然进入国际先进行列，但光电转换效率还有较大差距。逆变器技术发展并不成熟，面临着选型的重要问题。多晶硅材料依赖进口，制约着我国太阳能发电技术产业的发展，必须集中力量打破这一难关。独立型太阳能发电设备技术基本成熟，有比较可靠的市场前景。并网型户用太阳能发电设备发电成本较高，现在要通过建立试验性并网型户用太阳能发电设备，解决关键性技术问题，使发电成本接近火力发电成本，才能大规模推广使用。世界上太阳能发电技术产业在2010 年前都会快速发展。应当大力吸取国外（例如日本）的经验，提高光电转换效率，降低发电成本，才能扩大太阳能发电在我国能源结构中所占的比例。与相关技术风力发电相比，在现在的技术条件下，到2020 年，太阳能发电技术产业也赶不上风力发电技术产业的规模，必须在太阳电池等关键技术上有重大实破，才能改变这种局面。

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