写光伏的论文太阳能光伏组件

所属分类：建筑论文阅读次时间：2016-08-20 16:45

本文摘要：本篇写光伏的论文研究太阳能光伏组件，太阳能电池是迄今为止全世界使用最多的光电能量转换装置，自从1941年有关光伏电池的报道以来，1954年成功研制转换效率为6%左右的单晶硅光伏蓄电池。在70年代之前，太阳能电池的造价昂贵、转换效率较低，在70年代以后随

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　　本篇写光伏的论文研究太阳能光伏组件，太阳能电池是迄今为止全世界使用最多的光电能量转换装置，自从1941年有关光伏电池的报道以来，1954年成功研制转换效率为6%左右的单晶硅光伏蓄电池。在70年代之前，太阳能电池的造价昂贵、转换效率较低，在70年代以后随着工艺水平与转换效率的提高，太阳能光伏电池的使用才越来越多，但是与常规的发电手段相比较而言，成本仍然难以让人接受。

　　《太阳能学报》(月刊)创刊于1980年，由中国科协主管，中国太阳能学会主办，北京市太阳能研究所承办，自创刊以来为我国新能源领域的学术交流、人才培养及促进科研成果产业化等方面做出了贡献。主要报道我国太阳能、生物质能、风能、氢能、海洋能及地热能科学技术研究成果。登载学术论文、研究报告、实验仪器和实验技术、技术札记、简报及综述性论文。《太阳能学报》编辑严谨，被《EI》收录比例高。

　　[摘要]本文以青海尼那9.2MW光伏发电项目为背景，介绍了光伏组件的现状，然后叙述了光伏组件的发展趋势，阐明了未来光伏组件的重点探讨及研究方向。

　　在现代社会中，传统的能源结构早已经不适应也不能够满足当今社会的发展需求，例如天然气、煤炭、石油等能源，现在勘探已知的储备最多可以支撑200年的发展需求。再者化石燃料的大量使用早已经使环境不堪重负，每年排除的二氧化碳等温室气体加快了全球变暖能厄尔尼诺现象的发生，造成全球大面积酸雨的形成，严重破坏了生态环境，同时也为我们的子孙后代埋下了巨大的生存隐患。所以说无论是从解决全球能源危机来说还是从解决环境保护角度问题来说对新能源的开发利用都已经迫在眉睫。迄今所开发的清洁能源有核能、水能、风能、潮汐能、地热能、太阳能等，在这些新开发的能源中太阳能的利用是最具有持续性也是现在开发利用最好的能源[1]。对太阳能的开发利用在已经步入实用阶段，而太阳能转换为电能是最为常见的使用方法，也是技术实现比较容易的手段。随着光伏组件生产工艺水平及并网技术逐渐提高，建设光伏电站的条件越来越成熟，发改委在2007年《可再生能源中长期发展规划》中决定建设为期5年的180万兆瓦中短期建设目标[2]。基于这样的背景，位于青海省贵德县的尼那水电站拟投建安装容量为8.448MW，占地面积约360亩的大型光伏并网项目，本文以此为背景介绍光伏组件的现状及未来发展状况。

　　1.光伏组件发展现状

　　目前来说，整体各种类型的光伏蓄电池转换效率为：非晶硅电池14.5%(初始)、12.8%(稳定)，单晶硅电池24%(4cm2)，多晶硅电池18.6%(4cm2)，InGaP/GaAs双结电池30.28%(AM1)，碲化镉电池15.8%。从上世纪60年代，国内也开始光伏电池的研究，当然也取得了不少让人值得骄傲的成绩。目前来说，我国的光伏电池转换效率为：多晶硅电池14.5%(2cm×2cm)、12%(10cm×10cm)，非晶硅电池8.6%(10cm×10cm)、7.9%(20cm×20cm)、6.2%(30cm×30cm)，二氧化钛纳米有机电池10%(1cm×1cm)、单晶硅电池20.4%(2cm×2cm)，多晶硅薄膜电池13.6%(lcm×1cm，非活性硅衬底)。

　　从1999年开始到现在大约16年的时间里光伏组件平均每年增长约15%，并且到现在为止呈现增速越来越快的趋势。从产业的发展方面来看，无论是从提高工艺水平、扩大建设规模、提高系统的可操作性来说都是为了更好的降低系统组件成本。到07年为止，我国的光伏电池总计产量首次超越日本与欧洲，可商业化利用的光伏电池的转换效率从10%～13%提高到18%～20%，成为制造光伏电池的世界性工厂，到2011年为止，国内电池的海外出货量达到全世界的60%，根据《2013-2017年中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》的数据显示，截止到2015年全球累计安装容量超过70000兆瓦，新装机容量为27500兆瓦是2014年的1.5倍[4]。虽然说我国的光伏电池产量已经是世界首位，但是这种以清洁环保著称的能源并没有在自己国家中得到很好的开发利用，加上长年的对外出口，使得我国光伏产业过多的依赖海外市场，所以推动内需，在国内大量推广光伏项目、加大光伏市场的开拓显得尤为重要。伴随着国内大规模生产线的逐年递增，自主产品的质量与性能也在逐年提高，所以利用自主品牌的光伏组件作为项目的主要组件足以，同时也是为了促进国内产业的发展，展示国内品牌的发展成果[5]。

　　目前来说，单晶硅、多晶硅光伏组件仍然是市场的主体部分，单晶硅的转换效率一般在17%左右，多晶硅的转换效率一般在19%左右。如图1所示为单晶硅硅片，如图2所示为多晶硅硅片。

　　从第一块光伏电池研发出来之后，晶体硅电池一直是行业内的霸主地位，至今无人撼动，其成熟的技术、较为简单的工艺制造在以后的几十年里也不会被其他结构组成的光伏电池所取代，当然全世界各国的专家学者也在努力降低生产成本、提高光伏组件的转换效率，也取得了很多成绩。我国科学家在04年研制出了新型硅晶体光伏电池，其转换效率可以达到25%左右，紧随其后日本科学家在07年也研制出了转换效率高达23%的HIT太阳能光伏电池。晶体硅电池的转换效率的不断提高，使得晶体硅电池在光伏电池中的地位越来越牢固。如图3所示为光伏组件由晶体硅电池组成的实物图。

　　与晶体硅电池相似的有非晶体硅薄膜光伏电池，这种电池成本低，生产方便，其发展速度也很迅速。尽管成本低、生产方便，但是由于其本身的波长不敏感性造成这种材料制作的光伏电池转换效率只有晶体硅电池的三分之一甚至还不到，而且其光电转换效率随着时间的增长会出现衰退的现象，使得使用此材料制作的光伏电池在实际的应用中很容易出现不稳定甚至失效的情况。当然，这种非晶体的太阳能电池也具有弱光响应好、重量轻、高温性能好而且对整个光区的强弱感应适应能力强等优点。在未来的十几年里，如果能够突破转换效率低、使用寿命短的技术难点，有希望占领光伏市场的大部分份额[6]。

　　由于太阳光能量的分布密度小，而且一天之中光能也不是连续变化的，所以在对太阳光能研究时必须要对其如何进行采集、如何进行传输、如何进行存储进行研究。所以有些科学家提出对分散的太阳能进行聚光式的收集，已达对其集中收集，根据热力学第一定律和第二定律对太阳能聚光能量传输和利用系统进行热力学分析，发现理想系统对外输出功率最大时的集热温度为2464K，几何聚光比为2617，太阳能的转换效率极限值可达84.9%。也就是说如果跟踪到不同光谱强度的光线，那么可以对阳光进行更有效率的收集。所以说有一种被称为高倍聚光技术的材料也许会对未来的光伏行业带来革命性的变革，但是这项技术目前还未成熟，只处于行业初始阶段。其实它的原理就是在晶体硅的基础之上通过光学定律对光进行折射或者反射，让能量更为集中地被光伏电池进行吸收转换。