3.第二章 太阳能发电技术.docx
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1、第三节太阳能光伏发电技术简介一、光伏发电发展光伏发电:将太阳光辐射能通过光伏效应干脆转换为电能的发电方式。1839年,法国科学家贝克勒尔发觉,用两片金属浸入溶液构成的伏打电池,受到阳光照耀时会产生额外的伏打电势,他把这种现象称为光生伏打效应。1883年,有人在半导体硒和金属接触处发觉了固体光伏效应。后来就把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件。然而,直到1954年,第一个好用单晶硅光伏电池(SolarCell)才在美国贝尔试验室研制胜利。20世纪60年头(冷战(1947年1991年)中期光伏发电的开发探讨集中于卫星电源和空间试验探讨。20世纪70年头后期(石油危机),光伏发电技术在世界范围内
2、得到了高度重视,出现了第一批商用光伏发电产品。(19731974第一次石油危机产生于第四次中东斗争,为打击以色列与西方国家,阿拉伯国家使出狠招:10月16日提高石油价格,其次天削减生产,并实施对西方国家的禁运,使油价从3.01美元每桶增加到11.651美元.随着阿拉伯国家UoO亿美元的巨额收益,伴随着的是西方国家(包括日本)的经济衰退,保守估计,此次石油危机至少使全球经济倒退2年.1979-1980的其次次石油危机则由两伊斗争引起的.两大产油国的斗争造成国际油价飙涨,再次使西方国家遭遇打击.以美国为例GDP增长率由1978年的5.6%下降到1980年的3.2%,直至1981年0.2%的负增长.
3、)近十几年来,能源短缺、价格飞涨、环境污染的问题越来越突出。光伏发电因其清洁、可再生的特点,已成为全球发展最快的新兴产业之一。20世纪90年头后,光伏发电快速发展,到2006年,世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家,1997年又提出“百万光伏屋顶”安排,总容量3000MW,安排2010年完成,每户由太阳能供电510KW到2004年光伏发电累计装机容置超过了100OMWo日本1992年启动了新阳光安排,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前10大厂商有4家在日本。德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动
4、了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。2000年启动“10万个房顶太阳能发电安排。安排到2003年装机容置增加325MWo瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展安排,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。据欧洲光伏工业协会报告,2002年全球光伏电池产562MW0其中,日本251MW,欧洲135MW,美国121MW,其它国家55MW。世界光伏系统累计装机容量1996年约为300MW,2000年增长到800MW,到2002年末增长到了1330MWo光伏装机年增长率1994年为20%,2000年为40%O2006年的光伏行业调查表明,到2010年,
5、光伏产业的年发展速度将保持在30%以上。年销售额将从2004年的70亿美金增加到2010年的300亿美金。中国太阳电池的探讨始于1958年,1959年研制胜利第1个有好用价值的太阳电池。中国光伏发电产业于20世纪70年头起步,1971年3月首次胜利地应用于我国第2颗卫星上,1973年太阳电池起先在地面应用,1979年起先生产单晶硅太阳电池。20世纪90年头中期后光伏发电进入稳步发展时期,太阳电池及组件产量逐年稳步增加。我国1990年以前光伏电池的生产实力只有4.5MW/年,2004年实际产量为42MW01995年,在西藏双湖县建成了25KW离网光伏发电系统。同年,在山东一个海岛上建成30KW混
6、合式光伏与风力发电系统。2004年,在深圳园林花卉博览园建成IMW并网光伏电站。2004年,我国光伏发电累计装机容量为65MW,到2007年年底,中国光伏系统的累计装机容量达到100MW,太阳能电池生产实力达到2900MW,年产量达到1188MW,超过了日本和欧洲。依据可再生能源中长期发展规划,到2020年,中国力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW(IG=100OMw),到2050年将达到600GW。预料,到2050年,中国可再生能源的电力装机将占全国电力装机的25%,其中光伏发电装机将占到5%。光伏电池的生产须要消耗大量电能,每平方厘米电池耗能1984年为45kWh,随着技术的进步,规模的
7、扩大,生产耗能也在稳步下降,2004年每平方厘米电池耗能为X5kWho国际上光伏系统成本为5000-8000美元/KW。2004年我国光伏模块售价为30-40元人民币/W。我国火电厂建设成本为4000-5000人民币/KW。二、光伏电池1、PN结自然的硅(4价元素)提纯后形成单晶体,称为本征半导体,其结构如下图。硅或错中共价便的结构示意图在硅晶体中每个原子有4个相邻原子,并和每一个相邻原子共有2个价电子,形成稳定的8电子壳层。硅晶体结构中的共价键具有很强的结合力,在热力学零度和没有外界能量激发时,价电子没有实力摆脱共价键束缚,这时晶体中几乎没有自由电子,因此不能导电。当半导体的温度上升或受到光
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