太阳能光伏发电原理与应用

  新闻资讯     |      2024-03-11 07:32

  太阳能光伏发电原理与应用组件线又叫封装线,封装是太阳能电池生产中的关键步骤,没有良好的封装工 艺,多好的电池也生产不出好的电池组件板。电池的封装不仅可以使电池的寿命 得到保证,而且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿命是赢得可客户 满意的关键,所以组件板的封装质量非常重要。在这里只简单的介绍一下工艺的 作用,给大家一个感性的认识.

  太阳能离网发电系统包括 1、太阳能 对所发的电能进行调节和控制, 一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载,另一方面把多余的能量送往蓄 电池组储存,当所发的电不能满足负载需要时,太阳能又把蓄电池的电能 送往负载。2、太阳能蓄电池 组的任务是贮能,以便在夜间或阴雨天保证负载用 电。3、太阳能逆变器 负责把直流电转换为交流电,供交流负荷使用。

  太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的 安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济 性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。我们对太阳能的利用大致可以分 为光热转换和光电转换两种方式,其中,光电利用(光伏发电)是近些年来发展 最快,也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池是光伏发电系统中的关键 部分,包括硅系太阳电池(单晶硅、多晶硅、非晶硅电池)和非硅系太阳能电池 等。在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组 件封装四个环节。

  我国是太阳能资源相当丰富的国家,绝大多数地区年平均日辐射量在 4 kWh/ ㎡以上,最高达 7kWh/㎡。

  就目前来说,人类直接利用太阳能还处于初级阶段,主要有太阳能集热、 太 阳能热水系统 、太阳能暖房、太阳能发电等方式。

  太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中,接受太阳辐射并向传热 工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式 可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种。一个好的太阳能集热器应该能用 20~ 30 年。

  晶体硅太阳能电池的制造工艺流程如图 2。提高太阳能电池的转换效率和降低 成本是太阳能电池技术发展的主流。

  具体的制造工艺技术说明如下: (1)切片:采用多线切割,将硅棒切割成正方形的硅片。 (2)清洗:用常规的硅片清洗方法清洗,然后用酸(或碱)溶液将硅片表面 切割损伤层除去 30-50um。 (3)制备绒面:用碱溶液对硅片进行各向异性腐蚀在硅片表面制备绒面。 (4)磷扩散:采用涂布源(或液态源,或固态氮化磷片状源)进行扩散, 制 成 PN+结,结深一般为 0.3-0.5um。 (5)周边刻蚀:扩散时在硅片周边表面形成的扩散层,会使电池上下电极短 路,用掩蔽湿法腐蚀或等离子干法腐蚀去除周边扩散层。 (6)去除背面 PN+结。常用湿法腐蚀或磨片法除去背面 PN+结。 (7)制作上下电极:用真空蒸镀、化学镀镍或铝浆印刷烧结等工艺。先制作 下电极,然后制作上电极。铝浆印刷是大量采用的工艺方法。 (8)制作减反射膜:为了减少入反射损失,要在硅片表面上覆盖一层减反射 膜。制作减反射膜的材料有 MgF2 ,SiO2 ,Al2O3 ,SiO ,Si3N4 ,TiO2 , Ta2O5 等。工艺方法可用真空镀膜法、离子镀膜法,溅射法、印刷法、PECVD 法或喷涂法等。 (9)烧结:将电池芯片烧结于镍或铜的底板上。 (10) 测试分档:按规定参数规范,测试分类。

  早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热 水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此

  外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能 有强制循环用的水,以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管 路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种:自然循环式和自然循环式。

  背面串接:背面焊接是将 36 片电池串接在一起形成一个组件串,我们目前采 用的工艺是手动的,电池的定位主要靠一个膜具板,上面有 36 个放置电池片的凹 槽,槽的大小和电池的大小相对应,槽的位置已经设计好,不同规格的组件使用 不同的模板,操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极(负极)焊 接到“后面电池”的背面电极(正极)上,这样依次将 36 片串接在一起并在组件 串的正负极焊接出引线。

  电池测试:由于电池片制作条件的随机性,生产出来的电池性能不尽相同, 所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起,所以应根据其性能参数进

  行分类;电池测试即通过测试电池的输出参数(电流和电压)的大小对其进行分 类。以提高电池的利用率,做出质量合格的电池组件。

  正面焊接:是将汇流带焊接到电池正面(负极)的主栅线上,汇流带为镀锡 的铜带,我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的 热源为一个红外灯(利用红外线的热效应)。焊带的长度约为电池边长的 2 倍。 多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连

  太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统,及室内暖 房风扇系统所组成,其过程乃太阳辐射热传导,经收集器内的工作流体将热能储 存,再供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装 设于储存装置及房间之间等不同设计。

  太阳光照在半导体 p-n 结上,形成新的空穴-电子对,在 p-n 结电场的作用下, 空穴由 n 区流向 p 区,电子由 p 区流向 n 区,接通电路后就形成电流。这就是光 电效应太阳能电池的工作原理。

  通常的晶体硅太阳能电池是在厚度 350~450μ m 的高质量硅片上制成的,这种 硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。如图 1

  太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的 安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和维护性、资源的充足性及潜在的经济 性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位并且得到广泛的应用。

  一般是指太阳光的辐射能量,在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要 以太阳提供的热和光生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件星空体育全站app,并作为保存食物 的方法,如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下,才有意把太阳能进一步发展。 太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生 能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等 等。

  太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯,因其具有不受供电影响,不 用开沟埋线,不消耗常规电能,只要阳光充足就可以就地安装等特点,因此受到 人们的广泛关注,又因其不污染环境,而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可 用于城镇公园、道路、草坪的照明,又可用于人口分布密度较小,交通不便经济 不发达、缺乏常规燃料,难以用常规能源发电,但太阳能资源丰富的地区,以解 决这些地区人们的家用照明问题。

  (1)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是 能流密度 很低。 (2)不稳定性:由于受到 昼夜 、 季节 、 地理纬度 和 海拔 高度等自然条件的 限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度 既是间断的,又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。 (3)效率低和成本高:目前太阳能利用的发展水平,有些方面在理论上是可行的, 技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高,总的来 说,经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内,太阳能利用的进 一步发展,主要受到经济性的制约。

  太阳能并网发电系统是将光伏阵列产生的可再生能源不经过蓄电池储能,通 过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。

  硅太阳电池是最常用的卫星电源,由于空间技术的发展,各种飞行器对功率 的需求越来越大。其中,以发展背表面场(BSF)、背表面反射器(BSR)、双层 减反射膜技术为第一代高效硅太阳电池,这种类型的电池典型效率最高可以做到 15%左右,目前在轨的许多卫星应用的是这种类型的电池。

  在各国政府的扶持下,世界太阳能电池产量快速增长,1995-2005 年间,全球 太阳能电池产量增长了 17 倍。我们预计,2010 年全球太阳能电池的年产量有望较 2005 年的年产量增长 6.3 倍,整个行业的销售收入有望增长 3.5 倍。

  我国太阳能资源非常丰富,开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的 应用空间也非常广阔,可以应用于并网发电、与建材结合、来自百度文库决边远地区用电困 难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持,先后出台了一系列 法律、政策,有力的支持了产业的发展。

  据记载,人类利用太阳能已有 3000 多年的历史。将太阳能作为一种能源和动 力加以利用,只有 300 多年的历史。近代太阳能利用历史可以从 1615 年法国工程 师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是 一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。 真正将太阳能作为“近期 急需的补充能源”,“未来能源结构的基础”,则是近来的事。20 世纪 70 年代以 来,太阳能科技突飞猛进,太阳能利用日新月异。

  光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、和逆变器构成。光伏发电系 统可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:独立太阳能光伏 发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式,典型特征为需要蓄电池来存 储能量,在民用范围内主要用于边远的乡村,如家庭系统、村级太阳能光伏电站; 在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵,在具备风力发电和小 水电的地区还可以组成混合发电系统等。并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发 电连接到国家电网的发电的方式,成为电网的补充。

  光伏发电系统是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的 一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装 保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率等部件就形成了光伏发 电系统装置。

  光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化,也就是光能量转换成电能。 这类光致电变的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。

  (1)普遍性:太阳光普照大地,没有地域的限制无论陆地 或海洋 ,无论高山 或 岛屿 ,都处处皆有,可直接开发和利用,且勿须开采和运输。 (2)无害性:开发利用太阳能不会污染环境,它是最清洁的能源之一,在环境污染 越来越严重的今天,这一点是极其宝贵的。 (3)巨大性:每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于 130 万亿吨煤,其总量属 现今世界上可以开发的最大能源。 (4)长久性:根据目前太阳产生的核能速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年,而 地球的寿命也约为几十亿年,从这个意义上讲,可以说太阳的能量是用之不竭的。

  能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展,能源消 费也相应的持续增长。随着时间的推移,化石能源的稀缺性越来越突显,且这种 稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下, 大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

  是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象,是当物体受光照时,物体内的 电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。

  光生伏打效应主要是应用在半导体的 PN 结上,把辐射能转换成电能。大量研 究集中在太阳能的转换效率上。理论预期的效率为 24%。由于半导体 PN 结器件在 阳光下的光电转换效率最高,所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池,也称光 电池或太阳电池。