文档介绍：光伏: 器件、系统及应用 by Christiana Honsberg & Stuart Bowden
一直以来,对专业教育的普遍缺乏被认为是光伏电池得到恰当应用的一个主要障碍。光伏电子课程面向的是学生和拥有基本专业知识的个人,例如,比较熟悉电子电路知识,但现在还没有掌握光伏器件和太阳能系统领域的知识。
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序言:太阳能发电的介绍
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太阳能,从某种形式上说,是地球上几乎所有能源的源头。而人类,像所有其它的动物和植物一样,因为温暖和食物而依赖于太阳。然而,人类同时还以许多不同的方式利用太阳的能量。比如,化石燃料,一种来自以前地质时代的植物材料,就被用在交通运输和发电上。本质上它就是储存了无数年以前的太阳能。类似的,生物把太阳能转换成可以用来加热、运输和发电的燃料。风能,几百年来被人们用来提供机械能以及用于运输的能源,利用的是被太阳光加热的空气和地球转动产生的空气流动。如今,风力涡轮机把风
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能转换成电能,同时也用在传统用途上。甚至水电也是源之太阳能。水力发电依赖于太阳光蒸发的水蒸气,水蒸气以雨水的形式回到地球并流向水坝。
光伏发电(通常简称为PV)是一种简易而优美的利用太阳能的方式。光伏器件(太阳能电池)是独特的,因为它能把入射光线直接转换成电而不会产生噪音、污染且不需要移动零部件,这使得它们很牢固、可靠以及寿命长久。需要指出的是,太阳能电池跟通讯及电脑革命基于同样的原理和材料。而我们这个电子教程包括了光伏器件和系统的运行和应用。
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位于澳大利亚东海岸的蒙塔古小岛———一个国家公园和野生动物保护区,太阳能
点亮了这里房子。图上左边的小太阳能电池板为灯塔提供电力,同时右边大块的电池板负责为图片里面露出一部分的房屋供电。房屋里存放着给国家公园守护者和岛上的研究者的设备。
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光伏发电是指使用太阳能电池把阳光直接转化成电的过程。今天,它正在快速地成长并成为常规化石燃料发电的越来越重要的替代品。但是,相比其它的发电技术,光伏发电还是个后起之秀,直到1950年代第一个实用的光伏器件才被展示出来。1960年代,太空工业里卫星应用对有别于电网的电力供应的需求巨大地推动了光伏产业的研究和发展。当时的太阳能电池要比现在的贵上好几千倍,而且对那种有别于传统的发电方式的需求还是十年以后才出现的。但是在几个潜在的专业市场上,相对于快速发展的晶体管,太阳能电池成为了一个令人感兴趣的科学变化。
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1970年代发生的石油危机把全世界的眼光都聚焦在了对能为陆地上的人们所用的可替代能源的需求上,而这也反过来推动了光伏作为一种能为陆地上的人们所用的发电方式的研究。尽管石油危机被证明是短暂的以及对太阳能电池发展的经济支持的减少,但此时太阳能电池俨然已经进入了发电技术的竞争者行列。它在偏远的电力供应地区的应用和优势迅速地被人们认识到,并推动了陆地光伏产业的发展。小尺寸的可携带的应用
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(如计算器和手表)开始被使用,并让偏远地区的电力供应受益匪浅。
到了1980年代,对硅太阳能电池的研究获得了回报,电池的发电效率开始提高。1985年硅电池的效率达到了里程碑式的20%。在紧接着的十年,光伏产业经历了每年15%到20%之间的稳定增长。1997年增长率达到了38%。而今天,太阳能电池不再被认为只是一种提供电力和提高那些电网还没到达的偏远地区的人们生活质量的方法。
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而是还作为一种能显著地减少由先进工业国家照成的环境破坏的影响的方法。
不断增长的市场和光伏发电的鲜明个性意味着比以往任何时候都多的应用正在以光伏的形式被推动着。这些应用的领域从几兆瓦的发电站到无处不在的太阳能计算器。此电子教程旨在提供陆地太阳能发电的概况以向非专业人士提供基本的信息。我们希望,在使用了光伏电子教程后您能明白光伏器件和系统运作的基本原理,能够识别相应的应用,有能力承担光伏系统的设计。随着熟悉光伏概念和应用的人越来越多,我们希望能提高太阳能发电在适当应用方面的使用。
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尽管因为其十足的