第二章太阳辐射
1．什么是黑体？1）在任何条件下，完全吸收任何波长的外来辐射而无任何反射的物体。2）吸收比为1的物体. 3）在任何温度下，对入射的任何波长的辐射全部吸收的物体
2．太阳的结构：由内向外内部分为核心层（日核）、辐射层、对流层
大气层又分为光球层、色球层及日冕
3．地理坐标：以地心为原点，以地球为基本圆，以地球自转轴为中心轴，用纬度、经度来表示地球表面上点的位置
4．天球与天球坐标系天球：以观察者为球心，以任意长度（无限长）为半径，其上分布着所有天体的球面。
地平面：球心与铅直线相垂直的平面。
地平圈：地平面与天球的交线所成大圆。
天顶、天底：通过球心的铅直线与天球的交点。
5．地平坐标系：以地平圈为基本圆，天顶为基本点，南点为原点的坐标系。
地平经圈：通过天顶Z和太阳（或任一天体）X作一大圆。
地平经度（方位角A）：SM弧地平纬度（高度角h）：XM弧向上为正，向下为负
天顶距：ZX弧 (即z = 90O-h)。地平坐标随着时间在不断地变化着。地平坐标随观测地点而异。
时角坐标系
6．时角坐标系（第一赤道坐标系）：以天极为基本点，天赤道（地球赤道平面延伸
后与天球相交的大圆﹐称为天赤道。）和子午圈在南点附近的交点为原点的坐标
系。时圈：通过北天极P和太阳（或任一天体）
X作一大圆。时角τ：Q’T弧（度、分、秒）赤纬δ：XT弧（度、分、秒）
从天赤道算起，向上为正，向下为负（时、分、秒）
7．太阳常数Isc：在平均日地距离时，地球大气层上界垂直于太阳光线表面的
积上单位时间内所接收到的太阳辐射能。其参考值为Isc = (1367±7) W/m2
Isc：平均日地距离时的太阳
I0：大气层上界某一任意时刻
n：距离1月1日地天数 r：日地间距引起的修正值
8．太阳光谱：太阳发射的电磁辐射在大气顶上随波长度分布叫做太阳光谱。
9．地面太阳辐射：直接辐射：直接接收到的、不改变方向的太阳辐射；
散射辐射：接收到的被大气层反射和散射后方向改变的太阳辐射
10．散射：瑞利（Rayleigh）散射r << λ、米氏（Mie）散射r ≈λ和无选择性散射r >> λ。
11．大气质量被定义为光穿过大气的路径长度，长度最短时的路径（即当太阳处
在头顶正上方时）规定为“一个标准大气质量”。“大气质量”量化了太阳辐射穿
过大气层时被空气和尘埃吸收后的衰减程度。大气质量由下式给出：，
式中θ表示太阳光线与垂直线的夹角，当太阳处在头顶时，大气质量为1
12．日照时数（昼长）定义：不受任何遮蔽时每天从日出到日落的总时数。
日照时数的长短受所在纬度、季节、地形、天空状况等因素影响。实际观测
的日照时数一般比可能照射的时数（即当无云天时，日出到日落的日照）为少。
13．衡量日照的多少常以实际照射时数（实照时数）与可能照射时数（日照时
数，即昼长）的百分比即日照百分率表示。日照百分率能说明晴天的多少，百分
率越大，晴天越多，反之亦然。
14．光照时间＝可照时数＋曙暮光时间在日出前和日落后，太阳光线在地平线以下0度～6度时，光通过大气散射到地表产生一定的光照强度，这种光称为曙光和暮光。
第三章
1，非晶体与晶体：非晶体物质内部原子排列没有一定规律，断裂时断口是随机的，如塑料、玻璃物质内部原子按一定规律整齐排列；晶体外形呈现天然的、有规则的多面体，有明显的棱角和平面，断裂时按解理面断开，如食盐、水晶
2，多晶体与单晶体：多晶体由许多小晶粒组成，每个晶粒中的原子按同一序列排列，晶粒之间的排列没有规律，如铜、铁；单晶体本身就是一个完整的大晶粒，它的所有原子按同一序列排列，如硅、水晶、金刚石
3，晶体的特征：有规则对称的几何外形；物理性质(力、热、电、光…) 各向异性；有确定的熔点；微观上，分子、原子或离子呈有规则的周期性排列，形成空间点阵(晶格)。
4，价电子与共价键的含义：带正电的原子核和带负电的绕核旋转的电子组成原子结构，其中，最外层的电子受原子核的束缚力最小，其称为价电子。
硅、锗等多数半导体多有4个价电子，当形成晶体时，原子之间靠得很近，相邻的两个原子各贡献一个价电子，形成为这两个原子共有的价电子对，围绕着两个原子转动，从而形成共价键结构。
5，孤立原子，双原子，大量原子的势场图
对图3的解释：对能量E1的电子势能曲线表现为势垒；电子能量< 势垒高度，且E1较小，
势垒较宽，穿透概率小；仍认为电子束缚在各自离子周围。若E1较大(仍低于势垒高度)，穿透概率较大，由隧道效应，电子可进入相邻原子。对能量E2的电子电子能量 > 势垒高度，电子在晶体中自由运动，不受特定离子的束缚。
6，电子共有化的含义：由于晶体中原子的周期性排列，价电子不再为单个原子所有的现象。共有化的电子可以在不同原子中的相似轨道上转移，可以在整个固体中运动（原子的外层电子(高能级)，势垒穿透概率较大，属于共有化的电子。原子的内层电子与原子的结合较紧，一般不是共有化电子）
7，能带的形成解释：量子力学证明，由于晶体中各原子间的相互影响，原来各原子中能量相近的能级将分裂成一系列和原能级接近的新能级。这些新能级基本上连成一片，形成能带(energy band)。
8，能带的一般规律：a，外层电子共有化程度显著，能带较宽(ΔE较大) ；内层电子相应的能带很窄。b，点阵间距越小，能带越宽，ΔE越大。c，两能带有可能重叠。
9，能带中的电子排布原则和规律
(1) 服从泡里不相容原理(电子是费米子)(2) 服从能量最小原理
孤立原子的能级Enl，最多能容纳2(2l+1)个电子。这一能级分裂成由N条能级组成的能带后，最多能容纳2Ｎ(2l+1)个电子。例如： 1s、2s能带，最多容纳2Ｎ个电子2p、3p能带，最多容纳6Ｎ个电子
10，能带产生的根本原因还是在于泡利不相容原理
11，电子在能带中的填充
满带（排满电子）；未满带（能带中一部分能级排满电子）亦称导带；空带（未排电子）?亦为导带；禁带（无电子）
12，导体、绝缘体、半导体的能带结构
13，为什么金属导体的电阻随温度的升高而增大，但半导体的电阻随温度升高而降低？
电阻率的大小取决于电子浓度和电子迁移率。当温度升高时,金属导体自由电子浓度不变,但电子热运动增加,从而定向运动的迁移率变小,电阻率增大对于半导体,迁移率随温度变化小。载流子浓度随温度增高而增大,因此使电阻率变小。
14，P-N结处电偶层的形成：n区(电子多、空穴少)的电子向p区扩散，p区(空穴多、电子少)的空穴向n区扩散，在交界面处形成正负电荷的积累，交界处形成电偶层，此特殊结构即为p-n结，厚度约为10-7m (0.1μm)。
15，PN结的形成：在P型半导体和N型半导体结合后，由于N型区内电子很多而空穴很少，而P型区内空穴很多电子很少，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差别。这样，电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。于是，有一些电子要从N型区向P型区扩散，也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。它们扩散的结果就使P区一边失去空穴，留下了带负电的杂质离子,N区一边失去电子，留下了带正电的杂质离子。半导体中的离子不能任意移动，因此不参与导电。这些不能移动的带电粒子在P和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，就是所谓的PN结。扩散越强，空间电荷区越宽。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称耗尽层。在出现了空间电荷区以后，由于正负电荷之间的相互作用，
在空间电荷区就形成了一个内电场，其方向是从带正电的N区指向带负电的P区。显然，这个电场的方向与载流子扩散运动的方向相反它是阻止扩散的。另一方面，这个电场将使N 区的少数载流子空穴向P区漂移，使P区的少数载流子电子向N区漂移，漂移运动的方向正好与扩散运动的方向相反。从N区漂移到P区的空穴补充了原来交界面上P区所失去的空穴，从P区漂移到N区的电子补充了原来交界面上N区所失去的电子，这就使空间电荷减少，因此，漂移运动的结果是使空间电荷区变窄。当漂移运动达到和扩散运动相等时，PN结便处于动态平衡状态。内电场促使少子漂移，阻止多子扩散。最后，多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。
16，p-n结处能带的弯曲
p-n结的形成使其附近能带的形状发生了变化。对带正电的空穴其电势能曲线类似于图中上部的电势曲线，效果是阻止左边p区的空穴向右扩散；，对带负电的电子来说它的电势能曲线如图的下部所示，阻止右边n区的电子向左扩散。考虑到P-N结的存在, 半导体中电子的能量应考虑进这内建场带来的电子附加势能，所以电子的能带会出现弯曲现象，能带的弯曲对n区的电子和p区的空穴都形成一个势垒，阻碍n区电子和p区空穴进入对方区域。这一势垒区也称 (deplection zone) 阻挡层
17，半导体的特性应用
a，根据半导体的电阻值随温度的升高而迅速下降的现象制成的半导体器件，称为热敏电阻（热敏电阻有体积小，热惯性小，寿命长等优点）
b，半导体硒，在照射光的频率大于其红限频率时，它的电阻值有随光强的增加而急剧减小的现象。该半导体器件称为光敏电阻(photosensitive resistance)（光敏电阻是自动控制、遥感等技术中的一个重要元件。）
c，把两种不同材料的半导体组成一个回路，并使两个接头具有不同的温度会产生较大的温差电动势，称为半导体温差热电偶，温度每差一度，温差电动势能够达到、甚至超过1毫伏（利用此可以制成温度计，或小型发电机。）
18，半导体激光器的特点：体积小成本低效率高；制造方便极易与光纤接合；功率可达 100 mW；所需电压低(只需1.5V )
第四章太阳能电池工作原理
1，太阳能电池分类
a，按基体材料分类：硅太阳电池（单晶硅太阳电池；多晶硅太阳电池；非晶硅（a-Si）太阳电池；微晶硅（μc-Si）太阳电池；HIT电池；双面太阳电池）；化合物太阳电池（单晶化合物太阳电池；多晶化合物太阳电池；有机半导体太阳电池；染料敏化太阳电池）
b，按电池结构分类（同质结太阳电池;异质结太阳电池;肖特基结太阳电池;复合结太阳电池;薄膜太阳电池）
C,按用途分类（空间太阳电池；地面太阳电池；光敏传感器）
2，单晶硅太阳电池（采用单晶硅片制造）
a，转换效率高。小面积约为24%，10cm2可达21%，规模化生产可达16%~18% b，制造技术
成熟。单晶硅棒、pn结的制造技术成熟 c，可靠性高。发电稳定，使用寿命20年以上，使用历史长，如人造卫星、灯塔 d，较高的市场份额。1998年之前年产量最大，价格：3.7美元/W (2005年) e，制造成本较高 f，向超薄、高效发展
3，多晶硅太阳电池（高纯硅熔化→浇铸成正方形硅锭→切割机切成薄片→加工成电池）a，转换效率比单晶硅低。规模化生产可达15%~17% b，产量、市场份最大额。1998年之后年产量最大 c，制造成本低
4，非晶硅（a-Si）太阳电池(用高频辉光放电等方法使硅烷（SiH4）气体分解沉积而成) a,非晶硅的禁带宽度为1.7eV，掺硼、磷可得P型a-Si 、N型a-Si b,原子排列缺少结晶硅中的规则性，缺陷多 c,单纯非晶硅PN结中隧道电流占主导地位，呈现无整流特性，不能做太阳电池 d,在P层和N层之间加入较厚的本征层 I，以遏制其隧道电流 e,非晶硅结构：P-I-N结构，或 P-I-N / P-I-N 双层或多层的叠层结构 f,制造成本低。电池厚度不到1μm，不到晶体硅太阳电池的1/100，可节约硅材料 g,单片面积大，整齐美观。如0.5m×1.0m z吸收系数大、光谱响应与太阳光谱的峰值接近，在弱光下，发电能力远高于晶体硅电池 h,市场潜力大。易于实现与建筑一体化 I,转换效率较低。规模化生产可达5%~8%，目前最高可达14.6% J,稳定性不高
5, 微晶硅（μc-Si）太阳电池(用大量氢气稀释硅烷，生成晶粒尺寸10nm的微晶硅薄膜，薄膜厚度2-3 μm)
a,转换效率最高可达10% b,实际应用结构：非晶硅电池做顶层、微晶硅电池做底层，转换效率可达14%
6, HIT电池(日本三洋电机公司1996年开始研究内禀薄层异质结（HIT）太阳电池)
a,结构特征：光照射侧的P/ I 型非晶硅膜（膜厚5-10nm）和背面侧的 I /N
型非晶硅膜（膜厚5-10nm）夹住单晶硅片，在两侧的顶层形成透明的电极
和集电极 b,低温工艺。2000C c,能隙更宽、内建电场高，因此具有较高的开路电压 d,转换效率比晶体硅太阳电池高，温度系数小
7,双面太阳电池(日本日立公司等研制)
a,用单晶硅做衬底，双面玻璃封装，两面均能产生电能
b,转换效率：正面可达15%、反面可达10.5%
8, 单晶化合物太阳电池(砷化镓（GaAs）太阳电池)
a,能隙1.4eV，多结聚光砷化镓电池的转换效率40%；
b,价格昂贵，砷有毒，早期应用太空
8,多晶化合物太阳电池(碲化镉（ CdTe ）铜铟镓硒（ CIGS ）太阳电池)
9, 不同结构太阳电池
同质结太阳电池(同质结：由同一种半导体材料所形成的PN结，由一个或多个同质结构成的太阳电池)
异质结太阳电池(异质结：由两种禁带宽度不同的半导体材料所形成的PN结，由异质结构成的太阳电池)
肖特基结太阳电池(利用金属-半导体界面上的肖特基势垒所构成的太阳电池;金属-氧化物-半导体（MOS）太阳电池、金属-绝缘体-半导体（MIS）太阳电池)
复合结太阳电池(由两个或多个PN结构成的太阳电池，分为垂直、水平多结太阳电池，如一个MIS和一个PN结硅电池形成高效的MIS-NP复合电池，其效率达22%。)
级联型(宽禁带材料放在顶区，吸收阳光中的高能光子；窄禁带材料吸收阳光中的低能光子，拓宽光谱响应，如砷化铝镓-砷化镓-硅太阳电池，其效率达31%。)
薄膜太阳电池(利用薄膜技术将很薄的半导体光电材料铺在非半导体的衬底上而构成的太阳电池节约半导体材料，降低成本)
10,不同用途太阳电池
空间太阳电池(用在人造卫星、宇宙飞船等航天器上的太阳电池要求效率高、重量轻、耐高低温、抗辐射力强制作精细、价格高
地面太阳电池(用在地面阳光发电系统的太阳电池要求耐风霜雨雪的侵袭、有较高的功率性价比、大规模生产的工艺、充裕的原材料)
光敏传感器(光照强度不同，光电流大小就不一样，因此，可做光敏传感器)
11, 内光电效应：当半导体的表面受到太阳光照，处于价带中的价电子获得超过禁带宽度的能量时，价电子跃迁到导带成为自由电子，同时，在价带中留下一个空穴，形成大量的电子-空穴对，这称为内光电效应。
12, 太阳电池的工作原理
a, 光生载流子: 在太阳光照射下，太阳电池吸收光子能量，能量大于半导体禁带宽度的光子，激发半导体中原子的价电子，在P区、空间电荷区、N区都会产生光生电子-空穴对，称为光生载流子。
b,光生电场：在N区，光生空穴（少数载流子）向PN结边界扩散，一旦达到PN结边界，在内建电场的作用下做漂移运动，越过空间电荷区进入P区，而光生电子（多数载流子）留在N区。在P区，光生电子（少数载流子）向PN结边界扩散，一旦达到PN结边界，在内建电场的作用下做漂移运动，越过空间电荷区进入N区，而光生空穴（多数载流子）留在P区。即，在PN结的两侧产生了正负电荷的积累，形成与内建电场方向相反的光生
电场
c，光生电动势：生电场一部分抵消内建电场，还使P型层带正电、N型层带负电，产生了光生电动势。
d，光生电流：在太阳光照射下，太阳电池的上、下两极就有一定的光生电动势，用导线连接负载，就能产生直流电。
13，太阳电池的典型结构
a，太阳电池主要由P型、N型半导体、电极、减反射膜等构成。
b ，基体材料是薄片P 型单晶硅，厚度小于0.3mm ；上表面为一层N+型的顶区，构成一个N+/P 型结构。
c ，电极一般用铝-银材料做成栅线形状。
d ，整个上表面均匀地覆盖一层用二氧化硅等材料构成的减反射膜。
e ，每片单体硅太阳电池的工作电压大约为0.45-0.50V.
14，太阳能电池运行的基本步骤：光生载流子的产生;光生载流子聚集成电流;穿过电池的高电压的产生;能量在电路和外接电阻中消耗
15, 收集概率：“收集概率”描述了光照射到电池的某个区域产生的载流子被pn 结收 集并参与到电流流动的概率，它的大小取决于光生载流子需要运动的距离和电池的表面特性。收集概率与载流子的生成率决定了电池的光生电流的大小。光生电流大小等于电池各处的载流子生成速率乘于那一处的收集概率
16,量子效率即太阳能电池所收集的载流子的数量与入射光子的数量的比例，而光谱响应指的是太阳能电池产生的电流大小与入射能量的比例。
17, 光谱响应是非常重要的量，因为只有测量了光谱响应才能计算出量子
效率。公式如下：()()量子效率光谱响应QE hc
q SR λ= 18, 太阳电池的参数：标准测试条件; 等效电路; 伏安特性曲线; 最大功率点; 短路电流; 开路电压; 填充因子; 效率
19, 电阻效应：太阳能电池的特征电阻; 寄生电阻效应; 串联电阻; 并联电阻; 串联电阻和并联电阻的共同影响
20, 其他效应：太阳电池的分光感度特性; 温度效应; 光强效应; 太阳电池的负载特性 21, 太阳电池的测量(测量太阳能电池性能最常用最基本的方式是，在精确控制的光源照射下测量电池的伏安曲线，并严格控制电池的温度。)
22，提高太阳电池效率的方法（最大功率跟踪方法 聚光）
22, 最大功率跟踪方法：恒电压控制法；扰动观察法；增量电导法；直线近似法；实际测量法
第四章
一太阳电池分类：按基体材料分：①硅太阳电池：单晶硅太阳电池；多晶硅太阳电池；非晶硅（a-Si ）太阳电池；微晶硅（μc-Si ）太阳电池；HIT 电池；双面太阳电池②化合物太阳电池：单晶化合物太阳电池；多晶化合物太阳电池；有机半导体太阳电池；染料敏化太阳电池
2按电池结构分：同质结太阳电池；异质结太阳电池；肖特基结太阳电池；复合结太阳电池；薄膜太阳电池
3按用途分：空间太阳电池；地面太阳电池；光敏传感器。
二太阳电池介绍：1单晶硅太阳电池：采用单晶硅片制造，转换效率高；制造技术成熟；可靠性高，发电稳定，较高的市场份额，制造成本较高，向超薄、高效发展。
2多晶硅太阳电池：高纯硅熔化→浇铸成正方形硅锭→切割机切成薄片→加工成电池。 转换效率比单晶硅低；产量、市场份最大额；制造成本低。
3非晶硅太阳电池：用高频辉光放电等方法使硅烷（SiH4）气体分解沉积而成。
原子排列缺少结晶硅中的规则性，缺陷多；单纯非晶硅PN 结中隧道电流占主导地位，呈现无整流特性，不能做太阳电池；在P 层和N 层之间加入较厚的本征层 I ，以遏制其隧道电流；非晶硅结构：P-I-N 结构，或 P-I-N / P-I-N 双层或多层的叠层结构；制造成本低；单片面积大；转换效率最高可达10%；吸收系数大、光谱响应与太阳光谱的峰值接近，在弱光下，发电能力远高于晶体硅电池；市场潜力大。易于实现与建筑一体化；转换效率较低。规模化
生产可达；稳定性不高。
4微晶硅太阳电池：用大量氢气稀释硅烷，生成晶粒尺寸10nm的微晶硅薄膜，薄膜厚度2-3 μm；转换效率最高可达10%；实际应用结构：非晶硅电池做顶层、微晶硅电池做底层。
5HIT电池：结构特征：光照射侧的P/ I 型非晶硅膜（膜厚5-10nm）和背面侧的 I /N
型非晶硅膜（膜厚5-10nm）夹住单晶硅片，在两侧的顶层形成透明的电极和集电极；低温工艺，2000C；能隙更宽、内建电场高，因此具有较高的开路电压；转换效率比晶体硅太阳电池高，温度系数小。
6双面太阳电池：用单晶硅做衬底，双面玻璃封装，两面均能产生电能；转换效率：正面可达15%、反面可达10.5%。
7单晶化合物电池：砷化镓（GaAs）太阳电池；能隙1.4eV，多结聚光砷化镓电池的转换效率40%；价格昂贵，砷有毒，早期应用太空。
8多晶化合物太阳电池：碲化镉（ CdTe ）太阳电池；铜铟镓硒（ CIGS ）太阳电池
9不同结构太阳电池：①同质结太阳电池：同质结：由同一种半导体材料所形成的PN结，由一个或多个同质结构成的太阳电池②异质结太阳电池：异质结：由两种禁带宽度不同的半导体材料所形成的PN结，由异质结构成的太阳电池③肖特基结太阳电池：利用金属-半导体界面上的肖特基势垒所构成的太阳电池；金属-氧化物-半导体（MOS）太阳电池、金属-绝缘体-半导体（MIS）太阳电池④复合结太阳电池：由两个或多个PN结构成的太阳电池，分为垂直、水平多结太阳电池；级联型：宽禁带材料放在顶区，吸收阳光中的高能光子；窄禁带材料吸收阳光中的低能光子，拓宽光谱响应。⑤?薄膜太阳电池：利用薄膜技术将很薄的半导体光电材料铺在非半导体的衬底上而构成的太阳电池；节约半导体材料，降低成本
10不同用途太阳电池：①空间太阳电池：用在人造卫星、宇宙飞船等航天器上的太阳电池；要求效率高、重量轻、耐高低温、抗辐射力强；制作精细、价格高。②地面太阳电池：用在地面阳光发电系统的太阳电池；要求耐风霜雨雪的侵袭、有较高的功率性价比、大规模生产的工艺、充裕的原材料③光敏传感器：光照强度不同，光电流大小就不一样，因此，可做光敏传感器
二太阳电池的工作原理1本征半导体：①载流子：当处于价带中的价电子获得超过禁带宽度的能量时，价电子跃迁到导带成为自由电子，同时，在价带中留下一个空穴，价带中的其他被束缚的价电子就会占据这个空穴，空穴位置发生移动，其方向与价电子的移动方向相反。导带中的电子（带负电）和价带中的空穴（带正电）称为半导体中的两种载流子。②本征激发：在纯净半导体晶体中被激发的电子-空穴是成对产生的③本征半导体：化学成分纯净的半导体晶体
2N型半导体：①在本征半导体（如硅）中掺入少量的五价杂质元素，如磷、砷等②磷的原子比硅少，某些位置上的硅原子被磷原子取代，一个磷原子与四个硅原子形成共价键，多余一个价电子，磷原子为施主杂质。③掺入杂质产生大量的自由电子，同时，热激发产生少量的电子-空穴对，空穴相对电子的数目是极少的，因此，空穴为少数载流子，电子为多数载流子。
3P型半导体：①在本征半导体（如硅）中掺入少量的三价杂质元素，如硼、镓②硼的原子比硅少，某些位置上的硅原子被硼原子取代，一个硼原子与四个硅原子形成共价键，还缺少一个价电子，因而共价键上出现一个空穴。③在热激发下，附近的硅原子的共有价电子很容易填补该空穴，因此，硅原子的共价键就出现一个空穴，硼原子接受一个价电子，成为带负电的硼离子，硼为受主杂质。④掺入杂质产生大量的空穴，同时，热激发产生少量的电子-空穴对，电子相对空穴的数目是极少的，因此，电子为少数载流子，空穴为多数载流子。4．杂质半导体示意图：少子浓度——本征激发产生，与温度有关；多子浓度——掺杂产生，与温度无关
5．P-N结：多数载流子的扩散运动；少数载流子的漂移运动；扩散运动与漂移运动趋向平衡将P型半导体与N型半导体紧密结合，在它们之间形成过渡区；在过渡区， P区带负电荷， N区带正电荷，形成内建电场。在内建电场的作用下，将阻止P区空穴向N区扩散，阻止N区电子向P区扩散；将促进P区电子向N区漂移，促进N区空穴向P区漂移。
6．内光电效应：当半导体的表面受到太阳光照，处于价带中的价电子获得超过禁带宽度的能量时，价电子跃迁到导带成为自由电子，同时，在价带中留下一个空穴，形成大量的电子-空穴对，这称为内光电效应。
截止波长：λ≤hC/Eg；波长大于截止波长的光不能产生载流子；禁带宽度越大，可利用的太阳能越少。
7工作原理：①光生载流子：在太阳光照射下，太阳电池吸收光子能量，能量大于半导体禁带宽度的光子，激发半导体中原子的价电子，在P区、空间电荷区、N区都会产生光生电子-空穴对，称为光生载流子。②光生电场：在N区，光生空穴（少数载流子）向PN结边界扩散，在内建电场的作用下做漂移运动，而光生电子（多数载流子）留在N区；在P区，光生电子（少数载流子）向PN结边界扩散，在内建电场的作用下做漂移运动，而光生空穴（多数载流子）留在P区；即，在PN结的两侧产生了正负电荷的积累，形成与内建电场方向相反的光生电场。③光生电动势：光生电场一部分抵消内建电场，还使P型层带正电、N型层带负电，产生了光生电动势。④光生电流：在太阳光照射下，太阳电池的上、下两极就有一定的光生电动势，用导线连接负载，就能产生直流电。⑤太阳电池典型结构：太阳电池主要由P型、N型半导体、电极、减反射膜等构成。
三太阳电池的特性1太阳电池的发电结构：入射到电池的太阳光通过同时产生电流和电压的形式来产生电能。这个过程的发生需要两个条件，首先，被吸收的光要能在材料中把一个电子激发到高能级，第二，处于高能级的电子能从电池中移动到外部电路。在外部电路的电子消耗了能量然后回到电池中。
2太阳能电池运行的基本步骤：光生载流子的产生；光生载流子聚集成电流；穿过电池的高电压的产生；能量在电路和外接电阻中消耗。
3光生电流：在太阳能电池中产生的电流叫做“光生电流”，它的产生包括了两个主要的过程：第一个过程是吸收入射光电子并产生电子空穴对；第二个过程是，PN结通过对这些光生载流子的收集，即把电子和空穴分散到不同的区域，阻止了它们的复合。
4收集概率：“收集概率”描述了光照射到电池的某个区域产生的载流子被pn结收集并参与到电流流动的概率，它的大小取决于光生载流子需要运动的距离和电池的表面特性。在耗散区的所有光生载流子的收集概率都是相同的，因为在这个区域的电子空穴对会被电场迅速地分开。当载流子在与电场的距离大于扩散长度的区域处产生时，那么它的收集概率是相当低的。相似的，如果载流子是在靠近电池表面这样的高复合区的区域产生，那么它将会被复合。5量子效率：所谓“量子效率”，即太阳能电池所收集的载流子的数量与入射光子的数量的比例。量子效率即可以与波长相对应又可以与光子能量相对应。如果某个特定波长的所有光子都被吸收，并且其所产生的少数载流子都能被收集，则这个特定波长的所有光子的量子效率都是相同的。而能量低于禁带宽度的光子的量子效率为零。
6光谱响应：光谱响应指的是太阳能电池产生的电流大小与入射能量的比例。理想的光谱响应在长波长段受到限制，因为半导体不能吸收能量低于禁带宽度的光子。这种限制在量子效率曲线中同样起作用。不同于量子效率的矩形曲线，光谱响应曲线在随着波长减小而下降。因为这些短波长的光子的能量很高，导致光子与能量的比例下降。光子的能量中，所有超出禁带宽度的部分都不能被电池利用，而是只能加热电池。在太阳能电池中，高光子能量的不能完全利用以及低光子能量的无法吸收，导致了显著的能量损失。
7太阳电池的参数：①标准测试条件：光源辐照度：1000W/m2；测试温度：250C；AM1.5-地面太阳光谱辐照度分布， AM0-大气层上太阳光谱辐照度分布②等效电路，伏安特性曲线，最大功率点③短路电流：短路电流是指当穿过电池的电压为零时流过电池的电流（或者说电池被短路时的电流）。通常记作ISC。④开路电压：开路电压VOC是太阳能电池能输出的最大电压，此时输出电流为零。开路电压的大小相当于光生电流在电池两边加的前置偏压。⑤填充因子：填充因子被定义为电池的最大输出功率与开路VOC和ISC的乘积的比值。
⑥效率：效率的定义为电池输出的电能与射入电池的光能的比例；除了反映太阳能电池的性能之外，效率还决定于入射光的光谱和光强以及电池本身的温度。
8电阻效应：①太阳能电池的特征电阻：太阳能电池的特征电阻就是指电池在输出最大功率时的输出电阻②寄生电阻效应：电池的电阻效应以在电阻上消耗能量的形式降低了电池的发电效率。其中最常见的寄生电阻为串联电阻和并联电阻。③串联电阻：太阳能电池中，引起串联电阻的因素有三种：第一，穿过电池发射区和基区的电流流动；第二，金属电极与硅之间的接触电阻；第三便是顶部和背部的金属电阻。一种直接估计电池的串联电阻的方法是找出伏安曲线的在开路电压处的斜率。④并联电阻：并联电阻RSH造成的显著的功率损失通常是由于制造缺陷引起的，而不是糟糕的电池设计。
9其他效应：①太阳电池的分光感度特性：对于太阳电池来说，不同波长的光照射时所产生的电能是不同的，用分光感度特性来表示②温度效应：像所有其它半导体器件一样，太阳能电池对温度非常敏感。温度的升高降低了半导体的禁带宽度，因此影响了大多数的半导体材料参数。可以把半导体的禁带宽度随温度的升高而下降，看成是材料中的电子能量的提高。因此破坏共价键所需的能量更低。在半导体禁带宽度的共价键模型中，价键能量的降低意味着禁带宽度的下降。③光强效应：改变入射光的强度将改变所有太阳能电池的参数，包括短路电流、开路电压、填充因子FF、转换效率以及并联电阻和串联电阻对电池的影响。
四提高太阳电池效率的方法：
1最大功率跟踪：恒电压控制法；扰动观察法；增量电导法；直线近似法；实际测量法。2聚光：聚光太阳电池；聚光器；跟踪装置；冷却器。
五太阳电池的设计：
1基础太阳电池的设计：太阳能电池的设计包括明确电池结构的参数以使转换效率达到最大，以及设置一定的限制条件。这些条件由太阳能电池所处的制造环境所决定。
2为获得最高效率，在设计单节太阳能电池时，因注意几项原则：1.提高能被电池吸收并生产载流子的光的数量。2.提高pn结收集光生载流子的能力。3. 提取不受电阻损耗的电流。
3光学设计：
①光的损耗：光的损耗主要以降低短路电流的方式影响太阳能电池的功率。
②减反射膜：减反射膜的厚度经过特殊设计，刚好为入射光的波长的四分之一
③表面制绒：在硅表面制绒，可以与减反射膜相结合，也可以单独使用，都能达到减小反射的效果
④电池厚度：像减小表面反射一样，充分的吸收入射光也是获得高转换效率的必要途径之一。而吸收光的多少则取决于光路径的长度和吸收系数。
⑤光陷阱：经过结构优化的太阳电池通常拥有比电池实际厚度长几倍的光路径长度，所谓电池光路径长度是指没被吸收的光在射出电池前在电池内所走的距离。通常称它为器件厚度。
⑥朗伯背反射层：伯背反射层是一种特殊的背反射层，它能使反射光的方向随机化。
4复合效应的降低：①复合损耗：复合效应同时造成光生电流（即短路电流）和前置偏压注
入电流（即开路电压）的损失。
②复合引起的电流损失：为了让pn结能够吸收所有的光生载流子，表面复合和体复合都要尽量减到最小
③复合引起的电压损失：开路电压是指当前置扩散电流与短路电流大小相当时的光电压。前置扩散电流的大小取决于pn结处复合效应的大小，即扩散电流随着复合的提高而上升。
④表面复合：表面复合强烈影响短路电流的同时，也强烈影响着开路电压
5顶端电极的设计：、
①串联电阻：除了使吸收最大化和复合最小化之外，设计一个高效率太阳能电池的最后一个条件，便是使寄生电阻造成的损耗降到最低。
②体电阻：电池的体电阻被定义为：Rb=ρbw/A考虑到电池的厚度。式中ρb为电池的体电阻率（电导率的倒数）（硅电池通常为0.5-5.0Ωcm）A为电池面积w为电池主体区域的宽度。
③表面电阻率：“表层电阻率”，一个取决于电阻率和厚度的参数，却可以通过电池的n 型层表面很轻易地测量出来。对于掺杂均匀的薄层来说，表层电阻率被定义为：ρП=ρ/t 其中，ρ为n型层的电阻率，t为表层的厚度。
④发射区电阻：基于前面的表层电阻率，作为顶端电极栅的间距的函数且由发射区电阻
造成的功率损失便可计算出来
⑤接触电阻：接触电阻损耗发生在硅电池与金属电极的交界处
⑥金属网格的设计：顶端电极的优化设计不只有子栅和母栅电阻的最小化，还包括与顶端电阻有关的总的损耗的最小化，即包括发射区的电阻损耗、金属电极的电阻损耗和阴影损耗。
6太阳电池的结构：衬底材料（通常为硅）；电池厚度（100-500μm）；基区的掺杂（1Ω/m）；控制反射(前表面通常使用制绒技术)；发射区掺杂(n型区)；发射区的厚度(<1μm)；发射区的掺杂水平(100Ω/Π)
第六章太阳电池制作
硅材料多晶硅按纯度分类可以分为冶金级（工业硅）、太阳能级、电子级。
1、冶金级硅(Metallurgical Grade, MG)：是硅的氧化物在电弧炉中被碳还原而
成。一般含Si为90～99%。
2、太阳级硅(Solar Grade, SG)：纯度介于冶金级硅与电子级硅之间，至今未有
明确界定。一般认为含Si在99.99～99.9999（4～6个9）
3、电子级硅(Electronic Grade, EG)：一般要求含Si>99.9999%以上，超高纯达
到99.9999999%～99.999999999%（9～11个9）。
现在的发展趋势是不管是单晶还是多晶硅太阳电池，都使用大尺寸、超薄的硅片。
硅中杂质的行为(1) 周期表中III或V族元素，如硼（B）、磷（P）等电离能低，对电导率影响显著，作掺杂剂P型掺硼（受主），N型掺磷（施主）
(2) I副族和过渡金属元素，如Fe、Zn、Mn、Cr等电离能高，起复合中心的作用
破坏 PN 结特性，少子寿命降低，转换效率下降
(3) 碳、氧、氮等元素形成化合物，结晶缺陷，性能不均匀，硅片变脆
太阳级硅质量的评价评价因素：(1) 硅块少子寿命 (ms) (2) 单位硅料消耗（克硅/瓦或吨硅/兆瓦）(3) 太阳电池组件总成本
硅砂转变成多晶硅的工艺：四氯化硅法（分为精馏法，固体吸附法）/三氯氢硅法(改良西门子法)（有三道关键工序：由硅砂到冶金硅，由冶金硅到三氯氢硅，由三氯氢硅到多晶硅）/硅烷法
多晶硅：全球电子工业及光伏产业的基石
理论上讲，可采用三种方法制取高纯多晶硅材料——即SiCl4，SiHCl3
还原法和SiH4热分解法。多晶硅主要采用化学提纯、物理提纯两方法进行生产。
化学提纯法：西门子法（气相沉淀反应法）甲硅烷热分解法流态化床法
物理提纯法：区域熔化提纯法（FZ）/直拉单晶法（CZ）/定向凝固多晶硅锭法（铸造法）用西门子法可以得到纯度为99.9999999% （9个9）的硅
化学提纯法还有太阳能级多晶硅新工艺技术它包括：（1）冶金法生产太阳能级多晶硅主要工艺：选择纯度较好的工业硅（即冶金硅）进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分后，进行粗粉碎与清洗，在等离子体融解炉中去除硼杂质，再进行第二次水平区熔单向凝固成硅锭，去除第二次区熔硅锭中金属杂质聚集的部分和外表部分，经粗粉碎与清洗后，在电子束融解炉中去除磷和碳杂质，直接生成太阳能级多晶硅。
(2) 气液沉积法生产粒状太阳能级多晶硅
主要工艺：将反应器中的石墨管的温度升高到1500摄氏度，流体三氯氢硅和氢气从石墨管的上部注入，在石墨管内壁1500摄氏度的高温处反应生成液体状硅，然后滴入底部，温度回升变成固体粒状的太阳能级多晶硅。
(3) 重掺硅废料提纯法生产太阳能级多晶硅
物理提纯 1，定向凝固多晶硅锭法（铸造法）实现多晶硅定向凝固生长的四种方法：(1)布里曼法特点：坩埚和热源在凝固开始时作相对位移，分液相区和凝固区，液相区和凝固区用隔热板隔开。液固界面交界处的温度梯度必须>0，即dT/dx>0，温度梯度接近于常数。缺点：炉子结构比热交换法复杂，坩埚需升降且下降速度必须平稳，其次坩埚底部需水冷。
(2) 热交换法（Heat Exchange Method）特点：坩埚和热源在熔化及凝固整个过程中均无相对位移。一般在坩埚底部置一热开关，熔化时热开关关闭，起隔热作用；凝固开始时热开关打开，以增强坩埚底部散热强度。长晶速度受坩埚底部散热强度控制，如用水冷，则受冷却水流量（及进出水温差）所控制。(3) 电磁铸锭法（Electro-Magnetic Casting）特点：①无坩埚（石英陶瓷坩埚）②氧、碳含量低，晶粒比HEM法小③提纯效果稳定。④锭子截面没有HEM法大，日本最大350mm×350mm，但锭子高度可达1公尺以上。(4) 浇铸法特点：熔化和结晶在两个不同的坩埚中进行，从图中可以看出，这种生产方法可以实现半连续化生产，其熔化、结晶、冷却分别位于不同的地方，可以有效提高生产效率，降低能源消耗。缺点：因为熔融和结晶使用不同的坩埚，会导致二次污染，此外因为有坩埚翻转机构及引锭机构，使得其结构相对较复杂。
单晶硅的制备：区熔法：1、主要是利用区域熔炼的原理。2、区熔法生长单晶可分为水平区熔和悬浮法两种。3、区熔提纯的原理是根据熔化的晶体再结晶过程杂质在固相和液相中的浓度不同而达到提纯的目的。4、悬浮区熔法生长硅单晶时，必须得到一个稳定的熔区。5、区熔单晶硅的原料是化学气相沉积的高纯多晶硅棒。6、区域熔化提纯法（FZ）的最大优点在于：与传统方法相比，对能源（电力）的消耗将减少60%以上；7、最大的缺点在于：难以达到高纯度的电子级硅的要求。直拉法
当熔体温度稳定地稍高于熔点，将籽晶放在上面烘烤几分钟后将籽晶与熔体熔接，这一步叫润晶或下种：为了消除位错要将籽晶拉细一段叫缩颈；之后要把晶体放粗到要求的直径叫放肩；有了正常粗细后就保持此直径生长，称之为等径生长；
最后将熔体全部拉光。
磁拉法工艺将内置硅材料的石英坩埚通过强磁场，在拉制过程中，使硅料悬浮于坩埚内，防止氧等杂质掺入，制作成本高、硅片面积不能太大，未被普遍使用。
片状硅的制备定边喂膜法在石墨坩埚中，使熔融的硅从能湿润硅的模具狭缝中通过，直接拉出正八角形的硅筒蹼状枝晶法生产硅带时，两条枝晶直接从坩埚中长出，由于表面张力的作用，两条枝晶的中间会同时长出一层如蹼状的薄片，称为蹼状晶
硅片的生产工艺硅片的生产工艺可以分成两个阶段，拉单晶硅棒和切片抛光。
CZ法：多晶硅被放置在晶体拉制炉里的石英坩埚中，该石英坩埚被放置在石墨加热器环绕的石墨坩埚里。
晶体硅太阳电池的制造电池片制造过程就是一个在硅基衬底上按照先后顺序将太阳能电池的各个结构制作完成的过程。
制作顺序为：1.制作表面结构（金字塔、多孔硅等）2.表面结构上制作PN结层
3.处理背面、侧面无用结构
4.PN上面制作减反膜
5.背面制作电极、铝背场
6.制作正面电极
7.将电极金属化
电池工艺简介根据生产实现过程，分为制绒（粗抛、制绒、清洗）、扩散、湿法刻蚀、PECVD、电极制备五部分
表面结构制备1. 硅片表面损伤层的形成及处理方法2. 绒面腐蚀的原理3. 影响绒面质量的关键因素及分析4. 工艺控制方法5. 化学清洗原理6. 安全注意事项
硅片表面处理的目的: 1、去除硅片表面的机械损伤层2、清除表面油污和金属杂质3、形成起伏不平的绒面，增加硅片对太阳光的吸收.
硅片表面机械损伤层的处理：切割损伤层的腐蚀（初抛）若损伤层去除不足会出现3种可能情况：1、残余缺陷2、残余缺陷在后续高温处理过程中向材料深处继续延伸3、切割过程中导致的杂质未能完全去除。
绒面的制备原理：有效的绒面结构有助于提高太阳能电池性能，主要体现在短路电流的提高。制备绒面的目的：减少光的反射率，提高短路电流（Isc），最终提高电池的光电转换效率。陷光原理：当光入射到一定角度的斜面，光会反射到另一角度的斜面，形成二次或者多次吸收，从而增加吸收率。
影响绒面质量的关键因素及分析1. NaOH浓度2. 无水乙醇或异丙醇浓度3. 制绒槽内硅酸钠的累计量4. 制绒腐蚀的温度5. 制绒腐蚀时间的长短6. 槽体密封程度、乙醇或异丙醇的挥发程度
化学清洗原理：HF去除硅片表面氧化层/HCl去除硅片表面金属杂质
多晶硅绒面：多晶硅表面的晶向结构是随意分布的，为了得到均一的绒面结构，人们采用机械刻槽等离子刻蚀电火花刻蚀激光束刻蚀酸液腐蚀等技术制备多晶硅绒面。
清洗所用的化学药品：氢氧化钠（NaOH）乙醇（C2H6O）盐酸（HCl）双氧水（H2O2）氢氟酸（HF）硝酸（HNO3）硅酸钠（Na2SiO3）异丙醇（IPA）
磷扩散：太阳电池制造的核心工序扩散的目的：形成PN结
扩散温度和扩散时间对扩散结深影响较大
扩散方法：１．三氯氧磷（POCl3）液态源扩散２．喷涂磷酸水溶液后链式扩散
３．丝网印刷磷浆料后链式扩散
POCl3 简介：POCl3是目前磷扩散用得较多的一种杂质源1、无色透明液体，具有刺激性气味。如果纯度不高则呈红黄色。2、比重为1.67，熔点2℃，沸点107℃，在潮湿空气中发烟。3、POCl3很容易发生水解，POCl3极易挥发。
POCl3液态源扩散方法具有生产效率较高，得到PN结均匀、平整和
扩散层表面良好等优点，这对于制作具有大面积结的太阳电池是非常重要的。
第七章太阳能光伏发电系统的构成
1．通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能光伏发电系统。
其主要结构由太阳能电池组件（或方阵）/ 蓄电池（组）/光伏控制器/逆变器（在有需要输出交流电的情况下使用）/一些测试、监控、防护等附属设施构成（直流配线系统/交流配电系统/运行监控和检测系统/防雷和接地系统等）。
2、太阳能光伏发电系统的工作原理太阳能光伏发电系统从大类上可分为：独立（离网）光伏发电系统；并网光伏发电系统两大类。
1）图1-2是独立型太阳能光伏发电系统的工作原理示意图。
a太阳能光伏发电的核心部件是太阳能电池板，它将太阳光的光能直接转换成电能，并通过控制器把太阳能电池产生的电能存储于蓄电池中。b当负载用电时，蓄电池中的电能通过控制器合理地分配到各个负载上。c太阳能电池所产生的电流为直流电，可以直接以直流电的形式应用，也可以用交流逆变器将其转换成为交流电，供交流负载使用。d太阳能发电的电能可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存储起来，在需要时使用.
2) 图1-3是并网型太阳能光伏发电系统工作原理示意图。
并网型光伏发电系统由太阳能电池组件方阵将光能转变成电能，并经直流配线箱进入并网逆变器，有些类型的并网型光伏系统还要配置蓄电池组存储直流电能。 并网逆变器由充放电控制、功率调节、交流逆变、并网保护切换等部分构成。经逆变器输出的交流电供负载使用，多余的电能通过电力变压器等设备馈入公共电网（可称为卖电）。 当并网光伏系统因天气原因发电不足或自身用电量偏大时，可由公共电网向交流负载供电（称为买电）。
系统还配备有监控、测试及显示系统，用于对整个系统工作状态的监控、检测及发电量等各种数据的统计，还可以利用计算机网络系统远程传输控制和显示数据。
3、太阳能光伏发电系统的分类 A.独立（离网）光伏发电系统:直流光伏发电系统/有蓄电池的系统/ 没有蓄电池的系统/交流光伏发电系统/交、直流混合光伏发电系统
B.并网光伏发电系统:有逆流光伏发电系统/无逆流光伏发电系统/根据用途也分为/有蓄电池系统/无蓄电池系统
4独立光伏发电系统有蓄电池的直流光伏发电系统如图1-5所示。 该系统由太阳能电池、充放电控制器、蓄电池以及直流负载等组成。 有阳光时，太阳能电池将光能转换为电能供负载使用，并同时向蓄电池存储电能。 夜间或阴雨天时，则由蓄电池向负载供电。 这种系统应用广泛，小到太阳能草坪灯、庭院灯，大到远离电网的移动通信基站、微波中转站，边远地区农村供电等。 当系统容量和负载功率较大时，就需要配备太阳能电池方阵和蓄电池组了。
交流及交、直流混合光伏发电系统如图1-6所示。 与直流光伏发电系统相比，交流光伏发电系统多了一个交流逆变器，用以把直流电转换成交流电，为交流负载提供电能。 交、直流混合系统则既能为直流负载供电，也能为交流负载供电。
市电互补型光伏发电系统：所谓市电互补光伏发电系统，就是在独立光伏发电系统中以太阳能光伏发电为主，以普通220V交流电补充电能为辅，如图1-7所示。 这样光伏发电系统中太阳能电池和蓄电池的容量都可以设计得小一些，基本上是当天有阳光，当天就用太阳能发的电，遇到阴雨天时就用市电能量进行补充。
5．并网光伏发电系统所谓并网光伏发电系统就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。并网光伏发电系统有集中式大型并网光伏系统，也有分散式小型并网光伏系统。集中式大型并网光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，目前还没有太大发展。而分散式小型并网光伏系统，特别是光伏建筑一体化发电系统，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是目前并网光伏发电的主流。常见并网光伏发电系统一般有下列几种形式。
有逆流并网光伏发电系统如图1-8所示。 当太阳能光伏系统发出的电能充裕时，可将剩余电能馈入公共电网，向电网供电（卖电）； 当太阳能光伏系统提供的电力不足时，由电网向负载供电（买电）。 由于向电网供电时与电网供电的方向相反，所以称为有逆流光伏发电系统。
无逆流并网光伏发电系统如图1·9所示。 太阳能光伏发电系统即使发电充裕也不向公共电网供电，但当太阳能光伏系统供电不足时，则由公共电网向负载供电。
换型光伏并网发电系统如图1-10所示：所谓切换型并网光伏发电系统，实际上是具有自动运行双向切换的功能。 一是当光伏发电系统因多云、阴雨天及自身故障等导致发电量不足时，切换器能自动切换到电网供电一侧，由电网向负载供电； 二是当电网因为某种原因突然停电时，光伏系统可以自动切换使电网与光伏系统分离，成为独立光伏发电系统工作状态。
第八章太阳能光伏发电系统设计
太阳能光伏发电系统的设计分两部分，一是光伏发电系统的容量设计，二是光伏发电系统的系统配置与设计
太阳能光伏发电系统设计原则：光伏发电系统的设计要本着合理性、实用性、高可靠性和商性价比（低成本）的原则。做到既能保证光伏系统的长期可靠运行，充分满足负载的用电需要，同时又能使系统的配置最合理、最经济，特别是确定使用最少的太阳能电池组件功率和蓄电池的容量。协调整个系统工作的最大可靠性和系统成本之间的关系，在满足需要保证质量的前提下节省投资，达到最好的经济效益。
设计步骤和内容：
与设计相关的因素和技术条件：在设计光伏发电系统时，应当根据负载的要求和当地太阳能资源及气象地理条件，依照能量守恒的原则，综合考虑下列各种因素和技术条件：
1.系统用电负载的特性；
2.当地的太阳能辐射资源及气象地理条件（太阳辐射的方位角和倾斜角、峰值日照时数、全年辐射总量、连续阴雨天数及最低气温等。）；
3.发电系统的类型、安装场所和方式（可分为杆柱安装、地面安装、屋顶安装、山坡安装、建筑物墙壁安装、建材一体化安装等。）
太阳能光伏发电系统容量的设计与计算的主要内容是：(1)太阳能电池组件功率和方阵构成的设计与计算；(2)蓄电池的容量与蓄电池组合的设计与计算。
太阳能电池组件及方阵的设计方法。基本计算方法
电池组件（方阵）总功率(W)=组件并联数×组件串联数×选定组件的峰值输出功率(W)
与太阳能电池组件发电量相关的主要因素有两点。 (1)太阳能电池组件的功率衰降。 (2)蓄电池的充放电损耗。实用的计算公式：
例：某地建设一个移动通信基站的太阳能光伏供电系统，该系统采用直流负载，负载工作电压48V，用电量为每天150Ah，该地区最低的光照辐射是1月份，其倾斜面峰值日照时数是3.5h，选定125W太阳能电池组件，其主要参数：峰值功率125W、峰值工作电压34.2V、峰值工作电流3.65A，计算太阳能电池组件使用数量及太阳能电池方阵的组合设计。根据上述条件，并确定组件损耗系数为0.9，充电效率系数也为0.9。因该系统是直流系统，所以不考虑逆变器的转换效率系数。
根据以上计算数据，采用就高不就低的原则，确定电池组件并联数是15块，串联数是2块。也就是说，每2块电池组件串联连接，15串电池组件再并联连接，共需要125W电池组件30块构成电池方阵，连接示意图如图5-7所示。
蓄电池和蓄电池组的设计方法：蓄电池的设计主要包括蓄电池容量的设计计算和蓄电池组串并联组合的设计。计算蓄电池容量的基本公式为：
相关因素的考虑：其中主要的两个因素是蓄电池的放电率和使用环境温度。
光伏系统的平均放电率计算公式为：
实用的蓄电池容量计算公式：
例：某地建设一个移动通信基站的太阳能光伏供电系统，该系统采用直流负载，负载工作电压48V，该系统有两套设备负载，一套设备工作电流为1.5A，每天工作24h;另一套设备工作电流4.5A，每天工作12h。该地区的最低气温是-20℃，最大连续阴雨天数为6天，选用深循环型蓄电池，计算蓄电池组的容量和串并联数量及连接方式。根据上述条件，并确定最大放电深度系数为0.6，低温修正系数为0.7。
150小时率属于慢放电率，在此可以根据蓄电池生产厂商提供的资料查出的该型号蓄电池在150h放电速率下的蓄电池容量进行修正。也可以按照经验进行估算，150h放电率下的蓄电池容量会比标称容量增加15%左右，在此确定放电率修正系数为0.85。带入公式计算，先计算负载日平均用电量：
根据计算结果和蓄电池手册参数资料，可选择2V/600Ah蓄电池或2V/1200Ah蓄电池，这里选择2V/600Ah型。
根据以上计算结果，共需要2V/600Ah蓄电池48块构成蓄电池组，其中每24块串联后，2串并联，如图5-9所示。
例：某地安装一套太阳能庭院灯，使用两只9W/12V节能灯做光源，每日工作4h，要求能连续工作3个阴雨天。已知当地的峰值日照时数是4.46h，求太阳能电池总功率和蓄电池容量。
例：某地安装一套太阳能庭院灯，使用两只9W/12V节能灯做光源，每日工作4h，要求能连续工作3个阴雨天。已知当地的全年辐射总量是580kJ/cm2，求太阳能屯池总功率和蓄电池容量。
例：某移动通信基站设备负载功率125W，工作电压48V，工作电流2.6A，24h全天候工作，该地区年辐射总量640kJ/cm2，蓄电池放置地点温度-20℃，最长连续阴雨天数7天。该基站无人值守维护，环境条件恶劣，要求不间断供电。
北京地区一套太阳能庭院灯带有两个灯头，一个是11W/12V节能灯，每天工作5小时，另一个是3W/12V的LED球泡灯，每天工作12h，试计算电池组件功率和蓄电池容量。通过参数表查得北京的斜面修正系数为1.0976，水平面年平均日辐射量为15261(kJ/m2．d)，安全系数取1.2。
(BIPV)光伏发电示范项目系统设计建议书 示范项目名称：XXXXXXXXX示范项目 二〇一〇年十月
目录 第1章项目概况 (1) 1.1 项目地理情况 (1) 1.1.1 地理位置 (1) 1.1.2 供电要求 (1) 1.2 项目建筑类型（BIPV） (2) 第2章一般光伏发电系统的价格构成 .................................................... 错误！未定义书签。第3章光伏并网发电系统设计原则与原理 (2) 3.1 总体设计原则 (3) 3.1.1 视觉美观性 (3) 3.1.2 太阳辐射量 (3) 3.1.3 电缆长度 (4) 3.2 方案设计原理 (4) 第4章光伏系统监控设计 (6) 第5章效益分析 (7) 5.1 发电量计算与节能减排量分析 (8) 5.2 资金投入与效益分析 (10) 第6章某太阳能电源技术有限公司 ........................................................ 错误！未定义书签。 6.1 雄厚的集团背景................................................................................................................................ 错误！未定义书签。 6.2 超强的项目管理能力....................................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.3 卓越的设计团队................................................................................................................................ 错误！未定义书签。 6.4 “一揽子交钥匙服务”................................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.5 增值服务 ............................................................................................................................................. 错误！未定义书签。第7章在节能方面为万达服务过的项目 .. (20) 第8章附录《政策分析》 (21)
5kWp光伏太阳能并网发电系统 设 计 方 案 设计人：申小波（Mellon） 单位：个人 电话： 日期： 2013年10月27日
目录 一、光伏太阳能并网发电系统简介 (2) 二、项目地点及气候辐照状况 (2) 三、相关规范和标准 (5) 四、系统结构与组成 (5) 五、设计过程 (6) 1、方案简介 (6) 2、设计依据 (6) 3、组件设计选型 (7) 4、直流防雷汇流箱设计选型 (9) 5、交直流断路器 (11) 6、并网逆变器设计选型 (13) 7、电缆设计选型 (14) 8、方阵支架 (15) 9、配电室设计 (15) 10、接地及防雷 (15) 11、数据采集检测系统 (16) 六、仿真软件模拟设计 (17) 七、接入电网方案 (22)
八、设备配置清单及详细参数 (22) 九、系统建设及施工 (22) 十、系统安装及调试 (23) 十一、运行及维护注意事项 (26) 十二、设计图纸 (28) 十三、工程预算投资分析报告 (32)
5kWp光伏太阳能并网发电系统配置方案 一、光伏太阳能并网发电系统简介 并网系统（Utility Grid Connected）最大的特点：太阳电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网，并网系统中光伏方阵所产生电力除了供给交流负载外，多余的电力反馈给电网。在阴雨天或夜晚，太阳电池组件没有产生电能或者产生的电能不能满足负载需求时就由电网供电。 因为直接将电能输入电网，免除配置蓄电池，省掉了蓄电池储能和释放的过程，可以充分利用光伏方阵所发的电力，从而减小了能量的损耗，并降低了系统的成本。但是系统中需要专用的并网逆变器，以保证输出的电力满足电网电力对电压、频率等电性能指标的要求。因为逆变器效率的问题，还是会有部分的能量损失。这种系统通常能够并行使用市电和太阳能太阳电池组件阵列作为本地交流负载的电源，降低了整个系统的负载缺电率，而且并网系统可以对公用电网起到调峰作用。但并网光伏供电系统作为一种分散式发电系统，对传统的集中供电系统的电网会产生一些不良的影响，如谐波污染，孤岛效应等。 二、项目地点及气候辐照状况 图片来自Google地球 1、项目地点为：江苏省泰州市XX区XX镇； 2、纬度：32°22’，经度：120°12’； 3、平均海拔高度：7m；
级《太阳能光伏发电技术》试卷2011 分）分，共12小题，每小题一、单项选择题（本大题共121 1. 在地球大气层之外，地球与太阳平均距离处，垂直于太阳光方向的单位面积上的辐 __。_ 射能基本上为一个常数。这个辐射强度称为___ D.太阳光谱C．辐射强度A．大气质量 B. 太阳常数。系统的最核心的器 件是______．太阳能光伏发电2D.蓄电池逆变器C．太阳电池A．控制器 B. 仍作为孤立电源对发电设备______3．太阳能光伏发电系统中，指在电网失电情况下，负载供电这一现象。霍尔效应B. 光伏效应C．充电效应 D.A．孤岛效应 。4．在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流过，该电流称为太阳电池的______C．工作电流 D.最大电流A．短路电流B. 开路电流的阳光光谱，．地面用太阳电池标准测试条件为在温度为25℃下，大气质量为AM1.552。辐射能量密度为_____W/mD.1130 C．1353 A．1000 B. 1367 。．蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比称为容量______6D.输出效率A．输入效率 B. 填充因子C．工作电压 _____。7．蓄电池使用过程中，蓄电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度C．放电速率 D.B. A．自放电率使用寿命 太阳电池方阵所发出的电力如果要供交流负载使用的话，发电系统中，．8在太 阳能光伏______。实现此功能的主要器件是蓄电池 D.．二极管A．稳压器B. 逆变器C ．当日照条件达到一定程度时，由于日照的变化而引起较明显变化的是9______。 D.最佳倾角C ．短路电流工作电压A．开路电压 B. 系统中，太阳电池组件表面被污物遮盖，会影响整个太阳电池方发电太阳能光伏10．______。阵所发出的电力，从而产生D.热斑效应．充电效应 C 孤岛效应．霍尔效应 A B. ．当控制器对蓄电池进行充放电控制时，要求控制器具有输入充满断开和恢复接通11。密封型铅酸蓄电池控制时，其恢复连接参考电压值为的功能。如对 12V______1 D.15.2V C．14.5V A．13.2V B. 14.1V ______。12．太阳电池最大输出功率与太阳光入射功率的比值称为串联电阻．光谱响应C D.A．填充因子 B.转换效率 分）小题，共10空，每空1分，共10二、填空题（本大题共5的装置。太阳能1．光伏发电是利用太阳能电池组件将能直接转变为 的一种材电池组件(Solar Module)是利用半导体材料 的电子学特性实现 料，在广大的无电地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，也可以与区域电网并网实现互补。） 2 2．独立光伏发电系统由以下几部分构成：1） 5）3）4）
光伏电站平均发电量计算方法小结 一般而言，每个有经验的光伏人心里都有一个简便的估算方法，可以得出与计算值相差不多的数据，那么本次总结列举光伏电站的平均发电量计算/估算的方法,通过案例分析各方法的差异，方便读者选择最合适的计算方法。 光伏电站在做前期可行性研究的过程中，需要对拟建光伏电站的发电量做理论上的预测，以此来计算投资收益率，进而决定项目就是否值得建设。一般而言，每个有经验的光伏人心里都有一个简便的估算方法，可以得出与计算值相差不多的数据,那么本次总结列举光伏电站的平均发电量计算 /估算的方法，通过案例分析各方法的差异，方便读者选择最合适的计算方法。 一、计算方法 1）国家规范规定的计算方法。 根据最新的《光伏发电站设计规范 GB50797-2012》第6 6条：发电量计算中规 疋: 1、光伏发电站发电量预测应根据站址所在地的太阳能资源情况，并考虑光伏发电站系统设计、光伏方阵布置与环境条件等各种因素后计算确定。 2、光伏发电站年平均发电量 Ep计算如下： Ep=HA< PAZX K 式中： HA为水平面太阳能年总辐照量（kW? h/m2）; Ep——为上网发电量（kW?h）; PAZ ――系统安装容量（kW）; K ――为综合效率系数。 综合效率系数K就是考虑了各种因素影响后的修正系数，其中包括： 1）光伏组件类型修正系数； 2）光伏方阵的倾角、方位角修正系数 3)光伏发电系统可用率 ;
4)光照利用率; 5)逆变器效率 ; 6)集电线路、升压变压器损耗 ; 7)光伏组件表面污染修正系数 ; 8)光伏组件转换效率修正系数。 这种计算方法就是最全面一种 ,但就是对于综合效率系数的把握 , 对非资深光伏从业人员来讲 ,就是一个考验 ,总的来讲 ,K2 的取值在 75%-85%之间,视情况而定。 2)组件面积——辐射量计算方法 光伏发电站上网电量Ep计算如下： Ep=HA< SX K1X K2 式中： HA为倾斜面太阳能总辐照量(kW? h/m2); S――为组件面积总与(m2) K1 ——组件转换效率 ; K2 ——为系统综合效率。 综合效率系数K2就是考虑了各种因素影响后的修正系数，其中包括： 1)厂用电、线损等能量折减 交直流配电房与输电线路损失约占总发电量的3%,相应折减修正系数取为 97%。 2)逆变器折减 逆变器效率为 95%~98%。 3)工作温度损耗折减光伏电池的效率会随着其工作时的温度变化而变化。当它们的温度升高时 , 光伏组件发电效率会呈降低趋势。一般而言 , 工作温度损耗平均值为在 2、5%左右。 其她因素折减
太阳能光伏发电系统基本组成 欧阳光明（2021.03.07） 太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电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，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。 理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在10至13％左右，国际上同类产品效率约12至14％。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。 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）。
2014太阳能光伏发电技术试卷 一、单项选择题（本大题共12小题，每小题1分，共12分） 1. 在地球大气层之外，地球与太阳平均距离处，垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射能基本上为一个常数。这个辐射强度称为______。 A．大气质量 B. 太阳常数C．辐射强度 D.太阳光谱 2．太阳能光伏发电系统的最核心的器件是______。 A．控制器 B. 逆变器C．太阳电池 D.蓄电池 3．太阳能光伏发电系统中，______指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。 A．孤岛效应 B. 光伏效应C．充电效应 D.霍尔效应 4．在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流过，该电流称为太阳电池的______。 A．短路电流 B. 开路电流C．工作电流 D.最大电流 5．地面用太阳电池标准测试条件为在温度为25℃下，大气质量为AM1.5的阳光光谱，辐射能量密度为_____W/m2。 A．1000 B. 1367 C．1353 D.1130 6．蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比称为容量______。 A．输入效率 B. 填充因子C．工作电压 D.输出效率 7．蓄电池使用过程中，蓄电池放出的容量占其额定容量的百分比称为_____。 A．自放电率 B. 使用寿命C．放电速率 D.放电深度 8．在太阳能光伏发电系统中，太阳电池方阵所发出的电力如果要供交流负载使用的话，实现此功能的主要器件是______。 A．稳压器 B. 逆变器C．二极管 D.蓄电池 9．当日照条件达到一定程度时，由于日照的变化而引起较明显变化的是______。 A．开路电压 B. 工作电压C．短路电流 D.最佳倾角 10．太阳能光伏发电系统中，太阳电池组件表面被污物遮盖，会影响整个太阳电池方阵所发出的电力，从而产生______。
光伏电站发电量计算方法 ①理论发电量 1）1MW屋顶光伏电站所需电池板面积一块235MW的多晶电池板面积 1.65*0.992=1.6368㎡，1MW需要1000000/235=4255.32块电池，电池板总面积 1.6368*4255.32=6965㎡ 2）年平均太阳辐射总量计算 上海倾角等于当地纬度斜面上的太阳总辐射月平均日辐照量H 由于太阳能电池组件铺设斜度正好与当地纬度相同，所以在计算辐照量时可以直接采 用表中所列数据(2月份以2 8天记)。 年平均太阳辐射总量=Σ(月平均日辐照量×当月天数) 结算结果为5 5 5 5．3 3 9 MJ／(m 2·a)。 3）理论年发电量=年平均太阳辐射总量*电池总面积*光电转换效率 =5555.339*6965*17.5% =6771263.8MJ=6771263.8*0.28KWH=1895953.86KWH =189.6万度 ②系统预估实际年发电量 太阳电池板输出的直流功率是太阳电池板的标称功率。在现场运行的太阳电池板往往 达不到标准测试条件，输出的允许偏差是5％，因此，在分析太阳电池板输出功率时 要考虑到0．9 5的影响系数。 随着光伏组件温度的升高，组f：l二输出的功率就会下降。对于晶体硅组件，当光伏组件内部的温度达到5 0-7 5℃时，它的输出功率降为额定时的8 9％，在分析太阳 电池板输出功率时要考虑到0．8 9的影响系数。 光伏组件表面灰尘的累积，会影响辐射到电池板表面的太阳辐射强度，同样会影响太 阳电池板的输出功率。据相关文献报道，此因素会对光伏组件的输出产生7％的影响，在分析太阳电池板输出功率时要考虑到0．9 3的影响系数。
未来太阳能光伏并网发电对电网的影响 尽管寻找新能源的工作已经有相当的历史了，但是世界性的环境污染和能源短缺已经迫使人们更加努力的寻找和开发新能源。在寻找和开发新能源的过程中，人们很自然的把目光投向了各种可再生的替代能源。光伏发电就是其中之一。虽然光伏发电的实际应用存在着种种的局限，但是随着光伏发电成本的降低和矿物发电成本的提高以及矿物能源的减少，总有一天光伏发电的成本将会与传统发电成本相当。到时侯，光伏发电将逐步进入商业化阶段。光伏并网发电形成规模后会对电网形成什么样的影响是本文想要探讨的问题。 一、光伏发电的基本原理 1 太阳能光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组，光伏系统电池控制器，蓄电池和交直流逆变器是其主要部件。其中的核心元件是光伏电池组和控制器。各部件在系统中的作用是： 光伏电池：光电转换。 控制器：作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多，如2点式控制器，多路顺序控制器、智能控制器、大功率跟踪充电控制器等，我国目前使用的大都是简单设计的控制器，智能型控制器仅用于通信系统和较大型的光伏电站。 蓄电池：蓄电池是光伏发电系统中的关键部件，用于存储从光伏电池转换来的电力。目前我国还没有用于光伏系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。 交直流逆变器：由于它的功能是交直流转换，因此这个部件最重要的指标是可靠性和转换效率。并网逆变器采用最大功率跟踪技术，最大限度地把光伏电池转换的电能送入电网。 2 太阳能光伏电池板： 太阳能电池主要使用单晶硅为材料。用单晶硅做成类似二极管中的P-N结。工作原理和二极管类似。只不过在二极管中，推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场，而在太阳能电池中推动和影响P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热（*）。也就是通常所说的光生伏特效应原理。目前光电转换的效率，大约是光伏电池效率大约是单晶硅13％－15％，多晶硅11％－13％。目前最新的技术还包括光伏薄膜电池。（参考资料12）1839年，法国物理学家A．E．Becquerel在实验室中发现液体的光生伏特效应（由光照射在液体蓄电池的金属电极板上使得蓄电池电路中的伏特表产生微弱变化）至今，在所有能找到的材料中，由单晶硅做成的P-N结光伏电池是光电转换效率最高的材料。 3 太阳能光伏发电系统的分类： 目前太阳能光伏发电系统大致可分为三类，离网光伏蓄电系统，光伏并网发电系统及前两者混合系统。 A）离网光伏蓄电系统。这是一种常见的太阳能应用方式。在国内外应用已有若干年。系统比较简单，而且适应性广。只因其一系列种类蓄电池的体积偏大和维护困难而限制了使用范围。 B）光伏并网发电系统，当用电负荷较大时，太阳能电力不足就向市电购电。而负荷较小时，或用不完电力时，就可将多余的电力卖给市电。在背靠电网的前提下，该系统省掉了蓄电池，从而扩张了使用的范围和灵活性，并降低了造价。 C）A, B两者混合系统，这是介于上述两个方之间的系统。该方案有较强的适应性，例如可以根据电网的峰谷电价来调整自身的发电策略。但是其造价和运行成本较上述两种方案高。 二、光伏发电的优点 进入70年代后，由于2次石油危机的影响，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展非常迅速。从远期看，光伏发电将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源。不论从近期和从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，在解决特殊应用领域，如通信、信号电源，和边远无电地区民用生活用电需求方面，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。光伏发电的优点充分体现在以下几个方面： 1，充分的清洁性。（如果采用蓄电池方案，要考虑对废旧蓄电池的处理） 2，绝对的安全性。（并网电压一般在220V以下） 3，相对的广泛性。 4，确实的长寿命和免维护性。
太阳能光伏发电的现状与前景.txt心脏是一座有两间卧室的房子，一间住着痛苦，一间住着快乐。人不能笑得太响，否则会吵醒隔壁的痛苦。本文由haitaohuahua贡献 doc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。 太阳能光伏发电研究现状与发展前景探讨 可再生能源,包括太阳能、风能、生物质能、水能、地热能、海洋能等,是取之不尽、用之不竭、清洁环保、免费使用的能源,也是世界上最终可依赖的初级 [1] 能源。太阳能是一种清洁的可再生能源。太阳能开发利用的巨大潜力推动着太阳能光伏发电技术不断向前发展。 1893 年,法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应” , 即“光伏效应”。1930 年,朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳能电池”,使太阳能变成电能。1954 年,恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶太阳能电池。同年,韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镉薄膜,制成了第 1 块薄膜太阳能电池。随着世界经济的不断发展,全球能源短缺、环境污染等问题日益严重,可再生能源的应用受到了各国的普遍关注。太阳能光伏发电作为可再生能源利用的重要组成部分,得到了众多国家政府的大力扶持。20 世纪 70 年代以来,美国、德国、日本等国政府陆续出台相关政策,加大太阳能光伏发电产业的发展力度,使得世界光伏发电产业高速发展。 1997—2007 年,太阳能电池的产量由 125.8MW(该功率为峰值功率,下同)增加到 4 000. 05MW,年平均增长率高达 41.3%。根据欧盟联合研究中心的预测,到 2030 年太阳能光伏发电在世界总电力供应中将达到 10%以上, 到 2040 年这一比例将达到 20%以上,在不远的未来将成为世界能源供应的主体。 [2] 1 太阳能光伏产业的发展现状 在技术进步和相关鼓励政策的双重推动下,太阳能光伏产业自 20 世纪 90 年代后期进入了快速发展时期。截止 2007 年底,世界累计生产了 12. 64GW 太阳能 [3] 电池,由此推断,光伏发电的实际总装机应该接近 12GW 。欧洲光伏市场是世界最大的光伏市场,而且在持续增长。其中,德国光伏市场份额全球最大, 2006 年占 51. 0%, 2007 年占 46. 99%。亚洲光伏市场近几年有所萎缩(主要由于亚洲拥有最大光伏市场的日本结束了光伏补贴政策,导致市场发展滞后),我国光伏市场份额更小。2006 年、2007 年亚洲太阳能电池产量约占世界电池产量的 65%。由此可见,亚洲是太阳能电池的主要生产和输出地区。亚洲的太阳电池生产主要集中在中国大陆、中国台湾和日本。2007 年中国大陆太阳能电池产量达到 1 088MW,占全世界太阳能电池产量的 27. 2%。从产量看,我国已经成为太阳能电池的第一生产国。 2 太阳能光伏发电的原理 光伏发电的基本原理如图 l 所示。半导体材料组成的 PN 结两侧因多数载流子(N 区中的电子和 P 区中的空穴)向对方的扩散而形成宽度很窄的空间电荷区 w, 建立自建电场 Ei。它对两边多数载流子是势垒,阻挡其继续向对方扩散,但它对两边的少数载流子(N 区中的空穴和 P 区中的电子)却有牵引作用,能把它们迅速拉到对方区域。稳定平衡时,少数载流子极少,难以构成电流和输出电能。但是, 当太阳光照射到 PN 结时,如图 l(a)、(b)所示,以光子的形式与组成 PN 结的原子价电子碰撞,产生大量处于非平衡状态的电子-空穴对,其中的光生非平衡少数载流子在内建电场Ei 的作用下,将 P 区中的非平衡电子驱向 N 区,N 区中的非平衡空穴驱向 P 区,从而使得N 区有过剩的电子,P 区有过剩的空穴。这样在 PN 结附近就形成与内建电场方向相反的光生电场 Eph。光生电场除一部分抵消内建电场外,还使 P 型层带正电,N 型层带负电,在 N 区和 P 区之间的薄层产生光生电动势。当接通外部电路时,就会产生电流,输出电能。当把众多这样小的太阳能光伏电池单元通过串并联的方式组合在一起构成光伏阵列,就会在太阳能作用下输出足够 [4] 大的电能。 3 太阳能光伏发电的几个关键问题
一、选择题 1.太阳能光伏发电系统中，__A__指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。 A．孤岛效应 B. 光伏效应C．充电效应 D. 霍尔效应 2.某单片太阳电池测得其填充因子为77.3%，其开路电压为0.62V，短路电流为5.24A,其测试输入功率为 15.625W，则此太阳电池的光电转换效率为__A__。 A．16.07% B. 15.31% C. 16.92% D. 14.83% 3.太阳能光伏发电系统中，太阳电池组件表面被污物遮盖，会影响整个太阳电池方阵所发出的电力，从 而产生__D__。 A．霍尔效应 B. 孤岛效应C．充电效应 D. 热斑效应 4.下列表征太阳电池的参数中，哪个不属于太阳电池电学性能的主要参数__D__。 A．开路电压 B.短路电流 C. 填充因子 D. 掺杂浓度 5.蓄电池的容量就是蓄电池的蓄电能力，标志符号为C，通常用以下哪个单位来表征蓄电池容量__D__。 A．安培 B.伏特 C. 瓦特 D. 安时 6.蓄电池使用过程中，蓄电池放出的容量占其额定容量的百分比称为__D__。 A．自放电率 B. 使用寿命C．放电速率 D. 放电深度 7.太阳电池是利用半导体__C__的半导体器件。 A．光热效应 B.热电效应 C. 光生伏打效应 D. 热斑效应 8.在衡量太阳电池输出特性参数中，表征最大输出功率与太阳电池短路电流和开路电压乘积比值的是 __B__。 A．转换效率 B.填充因子 C. 光谱响应 D. 方块电阻 9.太阳电池单体是用于光电转换的最小单元，其工作电压约为__A__mV，工作电流为20～25mA/cm2。 A．400～500 B. 100~200 C．200~300 D.800~900 二、填空题 1.太阳能光伏发电系统中，没有与公用电网相连接的光伏系统称为离网（或独立）太阳能光伏发电系统；与公共电网相连接的光伏系统称为并网（或联网）太阳能光伏发电系统。 2.根据光伏发电系统使用的要求，可将蓄电池串并联成蓄电池组，蓄电池组主要有三种运行方式，分别为 循环充放电制、定期浮充制、连续浮充制。 3.太阳能光伏控制器主要由开关功率器件、控制电路和其他基本电子元件组成。 4.太阳电池的测量必须在标准条件（STC）下“欧洲委员会”定义的101号标准，其条件是光谱辐照度为___1000___W/m2、光谱为__AM_1.5__、电池温度为25℃。 5.硅基太阳电池有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池以及非晶硅太阳电池等。通常情况其光电转换效率最 高的是__单晶硅__太阳电池，光电转换效率最低的是__非晶硅__太阳电池。 6.太阳能利用的基本方式可以分为四大类，分别为__光热效应/发电__、__光电效应/光伏发电__、光化学利 用以及光生物利用。 7.太阳能光伏发电系统绝缘电阻的测量包括__太阳电池方阵__的绝缘电阻测量、功率调节器绝缘电阻测量 以及__接地电阻__的测量。 8.蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比成为_容量输出效率_。 9.在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流流过，该电流称为太阳电池的__工作电流__。 10光热发电中用于跟踪聚集太阳光线的设备称为__定日镜__。 三、简答题 第一次作业 1.简述太阳能电池的工作原理。 答：太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，形成新的空穴-电子对，在PN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，结果便
以1MW装机容量为例（300KW即0.3MW），你可以自己换算下。 电力系统的装机容量是指该系统实际安装的发电机组额定有效功率的总和。 由于光伏发电必然有损耗，所以实际发电量是无法达到理论值的。 1、1MW光伏电站理论年发电量： =年平均太阳辐射总量*电池总面积*光电转换效率 =5555.339*6965*17.5% =6771263.8MJ =6771263.8*0.28 KWH =1895953.86 KWH =189.6万度 2、实际发电效率 太阳电池板输出的直流功率是太阳电池板的标称功率。在现场运行的太阳电池板往往达不到标准测试条件，输出的允许偏差是5％，因此，在分析太阳电池板输出功率时要考虑到0.9 5的影响系数。 随着光伏组件温度的升高，组f：l二输出的功率就会下降。对于晶体硅组件， 当光伏组件内部的温度达到50-75℃时，它的输出功率降为额定时的89％，在分析太阳电池板输出功率时要考虑到0.89的影响系数。 光伏组件表面灰尘的累积，会影响辐射到电池板表面的太阳辐射强度，同样会影响太阳电池板的输出功率。据相关文献报道，此因素会对光伏组件的输出产生7％
的影响，在分析太阳电池板输出功率时要考虑到0.93的影响系数。 由于太阳辐射的不均匀性，光伏组件的输出几乎不可能同时达到最大功率输出，因此光伏阵列的输出功率要低于各个组件的标称功率之和。 另外，还有光伏组件的不匹配性和板问连线损失等，这些因素影响太阳电池板输出功率的系数按0.9 计算。 并网光伏电站考虑安装角度因素折算后的效率为0.88。 所以实际发电效率为：0.9 5 * 0.8 9 * 0.9 3*0.9 5 *0.8 8 =65.7％。 3、系统实际年发电量： =理论年发电量*实际发电效率 =189.6*0.9 5 * 0.8 9 *0.9 3*0.9 5 * 0.8 8 =189.6*65.7％ =124.56万度
太阳能光伏并网发电系统 摘要：随着经济的发展、社会的进步，电能的消耗越来越大，传统的火电需要燃烧煤、石油等化石燃料，一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。针对上述问题人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。太阳能是一种干净的可再生的新能源，越来越受到人们的亲睐，在人们生活、工作中有广泛的作用，其中之一就是将太阳能转换为电能。本文将对太阳能光伏并网发电系统这个新产品进行体系的构建和市场分析，运用产品开发与管理的知识对新产品进行可行性分析，材料分析以及工艺性分析。 关键词：太阳能发电系统产品体系构建市场分析可行性分析 一、产品体系的构建产品体系由战略层面的文化以及策略层面的价格、包装等一系列要素构成，是企业从操作性角度对产品的审视[1]。 1、产品与文化文化是产品的一个重要组成部分，属于产品附加利益这一层次。产 品文化，是以企业生产的产品为载体，反应物质及精神追求的各种文化要素的总和，是产品价值和文化价值的统一。随着知识经济时代的到来，企业生产的产品决不仅仅是为了满足人们的某种物质生活需要，而是越来越多地考虑人们的精神生活需要，越来越重视产品文化附加值的开发，努力为顾客提供实用的、情感的、心理 的等多方面的享受，努力把使用价值和审美价值融为一体，突出产品中的人性化因素 [1] 。 结合自身的产品，不仅要发掘尽可能多的使用价值，更多的是体现太阳能光伏并网发电系统的文化价值。本产品推崇的太阳不仅仅给世界带来了温暖和光照，即太阳能光伏并网系统结合自身的特点所体现出的文化价值。在当前能源短缺的大环境下，太阳能蕴藏丰富不会枯竭，是理想的清洁能源。由于其安全、干净，不会威胁人类和破坏环境，比传统的煤燃料更环保，所以太阳能更值得推广。 对于顾客的情感方面，近阶段，国家电网的供电大多是采用火力发电，势必造成 能源的短缺和环境的破坏，顾客使用本产品能有效节约能源，保护坏境，充分体 现了顾客对环境保护的高度责任感，也能把这份责任感传递给更多。 2、产品与定位 产品的定位是体系构建中重要的一个环节，产品定位指企业针对同种产品市场进入者的情况，根据消费者对该产品的某一属性或特征的重视程度，为该产品设计
、选择题 1. 太阳能光伏发电系统中， __A —指在电网失电情况下，发电设备仍作为孤立电源对负载供电这一现象。 A .孤岛效应 B.光伏效应 C .充电效应 D.霍尔效应 2. 某单片太阳电池测得其填充因子为 77.3% ,其开路电压为0.62V ,短路电流为5.24A,其测试输入功率为 15.625W ,则此太阳电池的光电转换效率为 _A __。 A . 16.07% B. 15.31% C. 16.92% D. 14.83% 3. 太阳能光伏发电系统中，太阳电池组件表面被污物遮盖，会影响整个太阳电池方阵所发出的电力，从 而产生 __D __。 A .霍尔效应 B.孤岛效应 C .充电效应 D.热斑效应 二、填空题 1. 太阳能光伏发电系统中， 没有与公用电网相连接的光伏系统称为 离网（或独立）太阳能光伏发电系统; 与公共电网相连接的光伏系统称为 并网（或联网） 太阳能光伏发电系统。 2. 根据光伏发电系统使用的要求，可将蓄电池串并联成蓄电池组，蓄电池组主要有三种运行方式，分别为 循环充放电制、定期浮充制、 连续浮充制 。 3. 太阳能光伏控制器主要由开关功率器件、 控制电路和其他基本电子元件组成。 4. 太阳电池的测量必须在标准条件（ STC ）下 欧洲委员会”定义的101号标准，其条件是光谱辐照度为 ___ 1000___W/m2、光谱为 __AM_1.5 __、电池温度为 25 CO 5. 硅基太阳电池有单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池以及非晶硅太阳电池等。通常情况其光电转换效率最 高的是—单晶硅—太阳电池，光电转换效率最低的是 __非晶硅—太阳电池。 6. 太阳能利用的基本方式可以分为四大类，分别为 —光热效应/发电_、—光电效应/光伏发电__、光化学利 用以及光生物利用。 7. 太阳能光伏发电系统绝缘电阻的测量包括 —太阳电池方阵—的绝缘电阻测量、功率调节器绝缘电阻测量 以及—接地电阻—的测量。 8. 蓄电池放电时输出的电量与充电时输入的电量之比成为 容量输出效率_o 9. 在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流流过，该电流称为太阳电池的 一工作电流一__。 10光热发电中用于跟踪聚集太阳光线的设备称为 定日镜 。 三、简答题 第一次作业 1. 简述太阳能电池的工作原理。 4. 5. 下列表征太阳电池的参数中，哪个不属于太阳电池电学性能的主要参数 A ?开路电压 B.短路电流 蓄电池的容量就是蓄电池的蓄电能力， A .安培 B.伏特 C.填充因子 标志符号为 C.瓦特 D.掺杂浓度 C ,通常用以下哪个单位来表征蓄电池容量 D.安时 6. 7. 8. 蓄电池使用过程中，蓄电池放出的容量占其额定容量的百分比称为 __D A ?自放电率 B.使用寿命 C .放电速率 D.放电深度 太阳电池是利用半导体 _C —的半导体器件。 A .光热效应 B.热电效应 在衡量太阳电池输出特性参数中， — B —。 C.光生伏打效应 D.热斑效应 表征最大输出功率与太阳电池短路电流和开路电压乘积比值的是 C.光谱响应 9. 太阳电池单体是用于光电转换的最小单元，其工作电压约为 A . 400?500 B.100~200 C . 200~300 D.方块电阻 2 __A __mV ,工作电流为 20?25mA∕cm 。 D.800~900
光伏发电示范项目系统设计建议书 示范项目名称：XXXXXXXXX示范项目 二〇一〇年十月
目录 第1章项目概况 (1) 1.1 项目地理情况 (1) 1.1.1 地理位置 (1) 1.1.2 供电要求 (1) 1.2 项目建筑类型（BIPV） (2) 第2章一般光伏发电系统的价格构成...............................................错误！未定义书签。第3章光伏并网发电系统设计原则与原理. (2) 3.1 总体设计原则 (3) 3.1.1 视觉美观性 (3) 3.1.2 太阳辐射量 (3) 3.1.3 电缆长度 (4) 3.2 方案设计原理 (4) 第4章光伏系统监控设计 (6) 第5章效益分析 (7) 5.1 发电量计算与节能减排量分析 (8) 5.2 资金投入与效益分析 (10) 第6章某太阳能电源技术有限公司...................................................错误！未定义书签。 6.1 雄厚的集团背景.................................................................................................................. 错误！未定义书签。 6.2 超强的项目管理能力.......................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.3 卓越的设计团队.................................................................................................................. 错误！未定义书签。 6.4 “一揽子交钥匙服务”...................................................................................................... 错误！未定义书签。 6.5 增值服务 ............................................................................................................................. 错误！未定义书签。第7章在节能方面为万达服务过的项目 .. (20) 第8章附录《政策分析》 (21)
光伏材料的发展及应用 摘要：太阳能光伏发电技术是集半导体材料、电力电子技术、现代控制技术、蓄电池技术及电力工程技术于一体的综合性技术是当今新能源发电领域的一个研究热点。本文介绍了光伏发电技术的相关概念，综述了该领域的主要研究内容和应用现状，并对光伏发电产业的未来发展趋势进行分析。 关键词：太阳能电池材料；光伏发电材料 0 引言 随着全球经济的迅速发展和人口的不断增加，以石油、天然气和煤炭等为主的化石能源正逐步消耗，能源危机成为世界各国共同面临的课题。与此同时，化石能源造成的环境污染和生态失衡等一系列问题也成为制约社会经济发展甚至威胁人类生存的严重障碍。新能源应用正成为全球的热点。太阳能资源是最丰富的可再生能源之一，它分布广泛，可再生，不污染环境，是国际上公认的理想替代能源。光伏发电是太阳能直接应用的一种形式。作为一种环境友好并能有效提高生活标准的新型发电方式，光伏发电技术正在全球范围内逐步得到应用。 1太阳能光伏发电原理及运用材料 1.1太阳能光伏发电的工作原理 “光伏发电”是将太阳光能直接转换为电能的一种发电形式。1839年，法国科学家贝克勒尔(A．E．Becqure1)首先发现了“光生伏打效应(Photovoltaic Effect)”。然而，第一个实用单晶硅光伏电池(Solar Cel1)直到一个多世纪后的1954年才在美国贝尔实验室研制成功。20世纪70年代中后期开始，光伏电池技术不断完善，成本不断降低，带动了光伏产业的蓬勃发展。光伏发电原理如图1所示。PN结两侧因多数载流子(N 区中的电子和P区中的空穴)向对方的扩散而形宽度很窄的空间电荷区w，建立自建电场E i。它对两边多数载流子是势垒，阻挡其继续向对方扩散；但它对两边的少数载流子(N 区中的空穴和P区中的电子)却有牵引作用，能把它们迅速拉到对方区域。稳定平衡时，少数载流子极少，难以构成电流和输出电能。但是，如图la、b所示，光伏电池受到太阳光子的冲击，在光伏电池内部产生大量处于非平衡状态的电子一空穴对，其中的光生非平衡少数载流子(即N 区中的非平衡空穴和P区中的非平衡电子)可以被内建电场E i牵引到对方区域，然后在光伏电池中的PN 结中产生光生电场E PV一当接通外电路时，即可流出电流，输出电能。当把众多这样小的太
太阳能光伏发电系统基础知识试卷 一、单项选择题（本大题共5小题，每小题4分，共20分） 1．太阳电池是利用半导体____的半导体器件。 A．光热效应B.热电效应 C. 光生伏特效应 D. 热斑效应 2．蓄电池的容量就是蓄电池的蓄电能力，标志符号为C，通常用以下哪个单位来表征蓄电池容量____。 A．安培B.伏特 C. 瓦特 D. 安时 3．下列光伏系统器件中，能实现DC-AC（直流-交流）转换的器件是____。 A．太阳电池B.蓄电池C. 逆变器D. 控制器 4．太阳能光伏发电系统的装机容量通常以太阳电池组件的输出功率为单位，如果装机容量1GW，其相当于____W。 A．103B.106C. 109D. 10 5．在太阳能光伏发电系统中，最常使用的储能元件是下列哪种____。 A．锂离子电池B.镍铬电池 C. 铅酸蓄电池 D.碱性蓄电池 二、填空题（本大题共8小题，共15空，每空2分，共30分） 1、太阳能利用的基本方式可以分为四大类，分别为、、光化学利用以及光生物利用。 2、太阳能光伏发电系统应用的基本形式可分为两类，其分别为光伏发电系统、光 伏发电系统。 3、独立运行的光伏发电系统根据负载的特点，分为直流系统、和。 4、在现代电力电子技术中，逆变器一般除了和控制电路以外，一般备有、辅助电 路、输入和输出电路等。 5、太阳能光伏发电系统最核心的器件是。 6、太阳能光伏发电是基于半导体的效应，利用太阳能电池将太阳辐射直接转化为。 7、光伏系统设备安装和维护都十分简单，维修保养简单，维护费用，运行可靠稳 定；使用寿命长达年； 8、并网系统对逆变器有较高要求，并网逆变器必须要有最大功率跟踪、、和各种保 护功能。 三、简述题（本大题共2小题，每小题10分，20分） 1、什么是并网发电系统？什么是离网发电系统？
太阳能光伏发电系统.txt真正的好朋友并不是在一起有说不完的话题，而是在一起就算不说话也不会觉得尴尬。你在看别人的同时，你也是别人眼中的风景。要走好明天的路，必须记住昨天走过的路，思索今天正在走着的路。本文由哈哈5790902贡献 doc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。 太阳能光伏发电系统 太阳能光伏发电系统是将太阳能转换成电能，并储存能量供给负载电能或逆变并网的系统，按其运行方式可分为两类：独立发电系统和并网发电系统。 一、太阳能光伏发电系统的设计原理 1、独立发电系统 独立发电系统由太阳能电池组件方阵、蓄电池组、控制器组成，可为直流负载供电。如负载为交流型的，发电系统还包括逆变器。 2、并网发电系统 并网发电系统由太阳能电池组件方阵、并网逆变器及连接器组成，可发电并把电能送上电网。并网发电系统还可以为负载供电。 二、系统各部分功能 （一）太阳能电池组件方针：由若干太阳能电池组件串联或并联而成，主要功能为利用太阳能进行发电。（二）蓄电池组：一般采用免维护铅酸蓄电池作为储能装置，用来储蓄太阳能光伏组件发出的电能。（三）控制器：用来充、放电和其他方面的自动控制。（四）逆变器：是将直流和交流相互转换的设备。 三、太阳能发电系统应用实例 1、大型太阳能光伏发电系统 太阳能板功率：4000Wp 并网逆变器： 5000W 负载功率：小于3000W 使用地点：别墅、旅游度假村、草原使用地点牧区、偏远山村、高山岛屿、沙漠区等。 2、小型太阳能发电系统 太阳能板功率：600Wp 蓄电池： 8个12V200Ah 控制器： 24V40A 逆变器： 1000VA 负载功率：小于600W 使用地点：无电山村、学校、医院、使用地点私人住房、边防哨所、部队及野外作业等。 1本文由哈哈5790902贡献 doc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。 太阳能光伏发电系统 太阳能光伏发电系统是将太阳能转换成电能，并储存能量供给负载电能或逆变并网的系统，按其运行方式可分为两类：独立发电系统和并网发电系统。 一、太阳能光伏发电系统的设计原理 1、独立发电系统 独立发电系统由太阳能电池组件方阵、蓄电池组、控制器组成，可为直流负载供电。如负载为交流型的，发电系统还包括逆变器。 2、并网发电系统 并网发电系统由太阳能电池组件方阵、并网逆变器及连接器组成，可发电并把电能送上电网。并网发电系统还可以为负载供电。 二、系统各部分功能 （一）太阳能电池组件方针：由若干太阳能电池组件串联或并联而成，主要功能为利用太阳能进行发电。（二）蓄电池组：一般采用免维护铅酸蓄电池作为储能装置，用来储蓄太阳能光伏组件发出的电能。（三）控制器：用来充、放电和其他方面的自动控制。（四）逆变器：是将直流和交流相互转换的设备。 三、太阳能发电系统应用实例 1、大型太阳能光伏发电系统