上海交通大学光伏研究所

中国太阳能电池开展历程从1958年中国开始研制第一片晶体硅光伏电池以来，到现在已走过半个多世纪。

光伏专家、上海交通大学太阳能研究所所长崔容强指出：“中国的太阳能电池也经历了从无到有、从空间到地面、由军到民、由小到大、由单品种到多品种以及光电转换效率由低到高的艰难而辉煌的历程。

〞据统计，从2002年至今，中国太阳能电池产量猛增了77倍。

2021年，我国太阳能电池产量约占世界总产量的三分之一，连续两年成为世界第一大太阳能电池生产国。

1839年法国物理学家贝克勒尔首次发现光伏效应；1954年美国贝尔实验室制成第一个单晶硅太阳能电池；1983年美国在加州建立了当时世界上最大的太阳能电厂……人类从来未曾停止过追逐太阳的步伐。

1969年研制完成硅太阳能电池组1958，我国研制出了首块硅单晶中科院院士、中科院半导体研究所研究员王占国说：“美国1957年左右拉出了首块硅单晶，我国1958年也研制出了首块硅单晶，随后，中科院物理新成立的半导体研究室正式开始研发太阳能电池。

〞最初，研发出的电池主要用于空间领域。

从1958年到1965年间，半导体所研制出的PN结电池效率突飞猛进，10×20mm电池效率稳定在15%，同国际水平相差不大。

1968年至1969年底，半导体所承当了为“实践1号卫星〞研制和生产硅太阳能电池板的任务。

在研究中，研究人员发现，P+/N硅单片太阳电池在空间中运行时会遭遇电子辐射，造成电池衰减，使电池无法长时间在空间运行。

于是，包括王占国在内的6人小组开始进行人造卫星用硅太阳电池辐照效应研究，实验过程中，由于技术不成熟、设备落后，致使王占国的右手严重电子灼伤，从此他一直饱受痛苦，直到1978年夏天进行植皮手术才有所缓解。

记者注意到，王占国院士右手手背上有一些黑色的褶皱，这正是老一辈科学家殚精竭虑献身科学的印记。

经过刻苦攻关，实验结果给研究人员带来巨大惊喜。

王占国院士介绍，NP结硅太阳电池抗电子辐照的能力比PN结硅电池大几十倍！随后，半导体所做出了将硅PN电池改为NP定型投产的决定，生产出了5690片NP结硅太阳电池，其中到达空间应用要求的成品3350片，圆满完成了“实践1号〞卫星用太阳能电池板的研制、生产任务。

电气传动2015年第45卷第6期基于Park 变换的单相光伏并网控制研究王亮1，王志新1，陆斌锋2（1.上海交通大学电气工程系，上海200240；2.嘉兴清源电气科技有限公司，浙江嘉兴314031）摘要：近年来，LCL 滤波器由于体积小、滤波效果好等优点在光伏并网系统中获得了广泛应用。

采用并网电流、电容电流双闭环控制能够有效抑制LCL 滤波器振荡，提高并网系统稳定性，但传统PI 控制无法实现对交流并网电流的无静差跟踪。

因此，提出了一种基于Park 变换的双电流闭环控制策略，它能够大大提高并网功率因数，减小入网电流的总谐波失真（THD ）。

该方法首先通过构造虚拟正交电流分量，将单相并网电流虚拟为α-β坐标系下两相正交电流，然后基于Park 变换，在旋转坐标系下进行PI 控制，从而实现无静差控制。

最后，通过Matlab 仿真验证了这种控制策略的正确性和有效性。

关键词：并网控制；Park 变换；单相光伏系统；LCL 滤波器；PI 控制中图分类号：TM464文献标识码：AResearch on Controller of Single ⁃phase PV Grid ⁃connected System with Park TransformationWANG Liang 1，WANG Zhi⁃xin 1，LU Bin⁃feng 2（1.Department of Electrical Engineering ，Shanghai Jiaotong University ，Shanghai 200240，China ；2.Jiaxing Renewable Power Electrical Co.，Ltd.，Jiaxing 314031，Zhejiang ，China ）Abstract:LCL filter is widely used in PV grid ⁃connected system for its small volume and excellent filtercharacteristic in recent years.Dual⁃loop control strategy with grid current feedback and capacitor current feedback can inhibit resonance effectively and improve system stability.However ，the traditional PI controller cannot track the AC grid ⁃connected current without static error.Thus ，a dual ⁃loop control strategy based on Park transformation was proposed ，which could improve the power factor and reduce the THD.Firstly ，the virtual orthogonal component was created to constitute the βcurrent while the grid⁃connected current constitutes the αcurrent.After Park transformation ，the static error was inhibited by PI control.Finally ，the Matlab simulation results verify the correctness and availabilityof the designed control strategy.Key words:grid⁃connected control ；Park transformation ；single⁃phase PV system ；LCL filter ；PI control基金项目：国家自然科学基金项目（51377105）；国家863计划项目（2014AA052005）；嘉兴市科技计划项目（2014BZ15002）作者简介：王亮（1991-），男，硕士研究生，Email ：**********************1引言随着新能源发电技术，如风力发电、光伏发电和燃料电池发电等越来越受到人们的重视，对并网发电逆变技术的关注也日益增加［1］。

2021年度长三角高校科技成果项目汇编一、引言2021年度长三角地区高校科技成果项目汇编，是对该地区高校在科技领域所取得的成果进行全面总结和回顾。

本次汇编旨在展示长三角地区高校在科技研究方面的最新进展，为加强高校间的学术交流，促进科技成果转化和产业升级提供参考和指导。

二、项目概况2021年度长三角高校科技成果项目汇编共涉及上海交通大学、浙江大学、南京大学等地区内知名高校的科技成果。

涵盖了信息技术、生物医药、新材料、能源环保等多个领域的前沿研究成果。

在每个领域内，都有一些具有重大突破和创新性的项目，为长三角地区的科技研究发展贡献了重要的力量。

三、深度评估在信息技术领域，长三角地区的高校在人工智能、大数据、云计算等方面取得了显著成果。

上海交通大学在人工智能领域开展了一项关于自然语言处理的项目，该项目利用深度学习技术，成功实现了对汉字古诗诗意的智能识别和分析，为文化遗产的数字化保存和传承提供了新的可能性。

在生物医药领域，长三角地区的高校在疾病治疗、药物研发等方面有着重要的突破。

浙江大学的研究团队在抗击新型冠状病毒方面开展了一项名为“智慧疫苗”的项目，通过基因工程技术，成功设计出一种可以在体内持续释放抗体的疫苗，为应对突发传染病提供了新的思路。

在新材料领域，南京大学在功能材料方面开展了一系列项目，涵盖了光电材料、催化材料、结构材料等多个子领域。

这些项目的突出之处在于将材料的设计与应用相结合，实现了理论研究和工程应用的有机衔接，推动了新材料产业的发展。

在能源环保领域，长三角地区的高校在清洁能源、环境治理等方面取得了一系列创新成果。

上海交通大学在光伏领域开展了一项关于太阳能电池材料的研究，通过多次实验和模拟，设计出了一种高效率、长寿命的太阳能电池材料，为可再生能源的应用提供了更可靠的技术支持。

四、个人观点长三角地区的高校科技成果项目汇编体现了我国在科技创新方面的强大实力和巨大潜力。

作为知识创新的重要场所，高校在科研领域的不断探索和突破，为社会发展和产业升级注入了持续的动力。

我国光伏产业发展面临技术困境目前我国光伏企业的自主研发实力普遍不强，主要的半导体原材料和设备均靠进口，技术瓶颈已严重制约我国光伏产业的发展。

在整个光伏产业链中，封装环节技术和资金门槛最低，致使我国短时间内涌现出170多家封装企业，总封装能力不少于200万千瓦。

但由于原材料价格暴涨、封装产能过剩，这些企业基本上没有多少利润，产品质量也参差不齐。

相对而言，处于产业链上游、拥有先进技术的无锡尚德、南京中电光伏等太阳能电池制造商，日子要好过得多。

目前，他们生产的多为第一代晶体太阳能电池，性能稳定，是市场上的主流产品。

不过，在世界范围内，太阳能电池产品正由第一代向第二代过渡，第二代产品的薄膜太阳能电池的硅材料用量少得多，其成本已低于晶体太阳能电池。

在专家看来，薄膜太阳能电池今后将和晶体太阳能电池展开激烈竞争。

中科院电工所研究员、中国可再生能源学会副理事长孔力认为，我国在晶体太阳能电池的后续研发，以及薄膜太阳能电池的研发等方面与国外存在较大差距，至少落后10年。

目前光伏技术的世界纪录保持者基本上是国外公司。

例如，日本京瓷推出了光电转换效率为18．5%的多晶体硅太阳能电池；日本三洋利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池，光电转换效率达22%；美国联合太阳能公司以微米级不锈钢带为衬底的柔性非晶硅薄膜太阳能电池，与其他公司的玻璃硬衬底太阳能电池相比具有重量轻、可弯曲等优点。

世界光伏技术不断突破，产业成本不断下降。

《2007中国光伏发展报告》称，随着技术的不断进步和产业规模的不断扩大，光伏发电的成本有望在2030年以后与常规电力相竞争，成为主流能源利用形式。

在9月份于北京举行的2007世界太阳能大会暨展览会上，国际太阳能学会副主席、日本京瓷公司顾问汤川荣男介绍，日本计划在2010年、2020年和2030年将光伏发电的成本分别降到相当于每度电1．5元、0．93元和0．47元人民币的水平。

另据国际能源署预测，2020年世界光伏发电的发电量将占总发电量的2%，2040年则会占到20%－28%。

第25卷第11期2009年11月电网与清洁能源Power System and Clean EnergyVol.25No.11Nov.2009文章编号：1674-3814（2009）11-0007-06中图分类号：TM615文献标志码：B单级式光伏逆变研究与MPPT方法章伟康1，2，褚君浩2，章闻曦3（1.上海交通大学自动化系，上海200083；2.中国科学院上海技术物理研究所，上海200083；3.Illinois Institute of Technology,Chicago IL60616-3793,America）Research on Single-stage Photovoltaic Inverters and MPPT MethodZHANG Wei-kang1，2,CHU Jun-hao2,ZHANG Wen-xi3（1.Department of Automation,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai200083,China;2.Shanghai Institute of Technical Physics,of CAS,Shanghai200083,China;3.Illinois Institute of Technology,Chicago IL60616-3793,USA）ABSTRACT：A novel mechanism and method for grid-connectedinversion,in the stable photovoltaic environment of individual sinusoidalperiods,basedonbalanceof ICF(IntegralChargeFlows) between the solar cell source and inversion load with no DC-DC conversion,is proposed and conducted in this paper for the purpose to raise inversion efficiencyand reduce intermediate exchange ofpower energyand the exchange rate.The conceptofthe exchange ratioover M PP voltage level V m is introduced，the inversion process of this method is analyzed，and a calculation formula for the constrained exchange ratio is given.The existence of the periodic stable photovoltaicconditionisdemonstratedbytheexperimentalfigure.In thispaper,theinvertermethodwiththefunctionalstartandregulator of M PPT is studied and the strategy of the M PP-following inverse controlandtheadjustingalgorithmofM PP-to-M PPtransferaresetup usingDPDVM(DifferentialPowerplusDifferentialVoltageM ethod). The experimental inverter shows high inversion efficiency can be achievedbyapplyingthesemethodsandalgorithms.KEY WORDS:inversion efficiency；non DC-DC conversion；MPPT摘要：提出和研究正弦波周期稳幅条件下基于电荷流积均衡（ICF）的零DC-DC变换的并网型逆变机制和方法，旨在减少电能交换环节和次数，以提高电路逆变效率。

《认识实习》课程教学大纲Acquaintanceship Practice适用：本科四年制应用物理学专业适用：本科四年制应用物理学专业(40(40学时左右学时左右) ) 一、实习目的及任务认识实习是本科专业学习中的一个重要环节。

该实习是学生学习了部分应用物理专业基础课后进行的。

实习的主要目的是为后续专业课的学习打下良好的基础。

通过实习后，学生应对太阳电池制备和光伏组件及太阳能光伏发电系统有清楚的感性认识。

实习的具体目的和任务是：1.通过学习培养学生的理论联系实际的学习方法和对客观事物的观察分析能力，培养和加强学生的实践能力。

2.重点学习太阳电池原理与制备、光伏组件各部件的结构和工作原理，了解太阳能光伏发电系统的设计和主要系统的构成。

二、课程的基本要求1．通过现场安全规程教育，了解太阳电池安全生产的基本知识，加强注意安全和设备的观念。

2．了解光伏电站平面布置（包括组件、逆变器、控制装置、输变电以及主要电力设备和辅机的布置），并认识系统各部分的相互联系。

3．重点了解太阳电池生产过程，制备设备的结构型式和各部件的结构特点及作用原理。

掌握光伏电池、光伏组件、发电系统的工作过程。

4．学生在实习现场应认真做好实习笔记，实习结束前应交出一份实习报告。

三、本课程与其它课程的联系本课程为学生学习太阳电池与设计光伏发电系统奠定基础。

电磁学和近代物理实验为本课程提供必要的预备知识，本课程为后继课程如“半导体物理”、“太阳能电池技术”、“太阳能发电技术”和课程设计、毕业设计打下必不可少的基础，同时本课程又有助于学生应用物理知识能力、分析问题能力的提高。

四、课程主要内容1. 学习生产现场安全规程，了解现场为保证人身安全和设备安全而采取的预防措施和突发事故的处理方法。

2. 了解太阳电池和光伏发电系统的主要构成、设备结构特点、工作原理以及在系统中的作用。

具体内容包括：太阳电池发电原理、构成与制备技术；硅材料提纯技术、薄膜太阳能电池、化合物电池、太阳能电池组件相关技术、新型太阳能电池工艺设备、太阳能电池和材料的测试和标准研究；光生载流子的产生和输运，及其对电池效率的影响；一二三代太阳能电池的材料及各自的优缺点；传感器原理与应用；逆变器原理与应用；光伏优化设计软件与应用；光伏电站设计与组成设备（包括组件、逆变器、控制装置、输变电以及主要电力设备和辅机等）、系统各部分的相互联系；光伏器件与系统在诸多领域的应用等。

渐变带隙p-i-n非晶纳米硅太阳电池的设计于化丛1，崔容强1，杨宏2，王鹤2，赵占霞1，赵亮1，彭华1，刘志刚1，周之斌1，孟凡英1，何宇亮3（1 上海交通大学物理系太阳能研究所，上海，200240）（2 西安交通大学光电子系太阳能研究所，西安，710049）（3 江苏威孚纳米科技发展有限公司，无锡，214028）摘要：p-i-n型非晶硅基太阳电池的界面因素及S-W效应问题，一直困扰着光伏科学界；为提高该类太阳电池转换效率和降低光致衰减，这两个方面的研究因此成为薄膜太阳电池的研究热点。

为此整个光伏界付出了不懈的努力。

本文将从能带结构工程角度，利用纳米非晶硅的带隙与材料成分和结构的关系，本文首次设计出了p-i-n各层，并使其p、i、n各层按顺序能带渐变，不仅避免了为降低界面效应而引入的缓变层（buffer layer）而导致的I-V特性畸变，而且纳米硅作为窗口层，改善了其光电导；纳米非晶硅i层作为活性层，将大大降低S-W效应，增加光电导，同时增大了进入纳米非晶硅i层作为活性层的光吸收，从而提高了整个太阳电池的光电转换效率和开路电压并降低了光衰减。

这样将原来对p-i-n型非晶硅基太阳电池内禁带带宽不同的各层材料研究，上升到宏观的整个p，i，n各层材料带宽结构综合考量，把这些问题整体上解决。

并在该理论的基础上，提出工艺实现的方法。

关键词：渐变带隙，连续禁带宽度，p-i-n, 太阳电池，能带工程，非晶硅基1.引言一般典型的非晶硅基薄膜太阳电池[1,2,3,4,5,6,7]采用pin型结构，其中，在玻璃衬底上制备的非晶硅基太阳电池的结构为：Glass /TCO /p-a-SiC:H /i-a-Si:H /n-Si:H / TCO/Al, 在不锈钢衬底上制备的非晶硅基太阳电池的结构为：SS/ ZnO/ n-a-Si:H/ i-a-Si(Ge):H/p-nc-Si:H/ITO[8,9,10]，它们中都包含了一组界面，对非晶硅太阳电池的性能有决定性的影响[11,12]。

硅光电池特性的研究实验目的：1.了解硅光电池的工作原理及其应用。

2.研究硅光电池的主要参数和基本特性。

实验原理：硅光电池的照度特性硅光电池是属于一种有PN结的单结光电池。

它由半导体硅中渗入一定的微量杂质而制成。

当光照射在PN结上时，由光子所产生的电子与空穴将分别向P区和N区集结，使PN 结两端产生光生电动势。

这一现象称为光伏效应。

1.硅光电池的短路电流与照度关系当光照射硅光电池时，将产生一个由N区流向P区的光生电流I ph，同时由于PN结二极管的特性，存在正向二极管管电流I D。

此电流方向从P区到N区，与光生电流相反，因此实际获得电流I为I=I pℎ−I D=I pℎ−I0expqvnk B T−1式中V为结电压，I0为二极管反向饱和电流，I ph是与入射光的强度成正比的光生电流，其比例系数与负载电阻大小以及硅光电池的结构和材料特性有关。

n为理想系数是表示PN 结特性的参数，通常在1-2之间，q为电子电荷，k B为波尔茨曼常数，T为绝对温度。

在一定照度下，光电池被短路（负载电阻为零）则V = 0 由（1）式可得到短路电流I sc=I pℎ硅光电池短路电流与照度特性见图1。

2.硅光电池的开路电压与照度关系当硅光电池的输出端开路时，I = 0，由上两式可得开路电压V oc=nk B TqlnI scI0+1硅光电池开路电压与照度特性见图1。

硅光电池的负载特性当硅光电池接上负载R时，硅光电池工作可以在反向偏置电压状态或无偏压状态。

它的伏安特性见图2。

由图中可见，硅光电池的伏安特性曲线由二个部分组成：1.反偏工作状态，光电流与偏压、负载电阻几乎无关（在很大的动态范围内）；2.无偏工作状态，光电二极管的光电流随负载电阻变化很大。

由图2可看到，在一定光照下，负载曲线在电流轴上的截距是短路电流I ph，在电压轴上的截距即为开路电压V oc。

硅光电池的光谱响应。

图3为硅光电池的光谱特性曲线。

即相对灵敏度K r 和入射光波长 的关系曲线。