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·技术讲座·
王宏华·光伏发电原理及发展现状
光伏发电技术系列讲座( 1)
光伏发电原理及发展现状
王宏华
( 河海大学自动化工程系, 江苏南京 210098) 摘要: 阐述了太阳能光伏发电系统的基本结构和工作原理, 综述了国内外光伏发电技术的发
展现状及发展趋势。关键词: 太阳能; 光伏电池; 光伏阵列; 光伏发电系统 5276( 2010) 04018604 中图分类号: TK51 文献标志码: A 文章编号: 1671The Series of Lectures on Photovoltaic Power Technology( Part 1)
Principle and Development of Photovoltaic Power
WANG Honghua ( Department of Automation Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China) Abstract: This paper describes the principle and structure of photovoltaic power system,and presents the latest development trend
and research progress of photovoltaic power technologies.
Key words: solar energy; solar cell; photovoltaic array; photovoltaic power system
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引言
众所周知, 太阳能是一种用之不竭、储量巨大的清洁
可再生能源, 每天到达地球表面的辐射能量相当于数亿万[ 1] 桶石油燃烧的能量, 太阳能开发与利用正逐步成为各国政府重点发展的战略。热能和光能利用是太阳能应用。“光伏发电”的两种重要形式是利用光伏电池的光伏效应将太阳光的光能直接转换为电能的一种可再生、无污染正在全球范围内迅猛发展, 其不仅要替代部的发电方式, 分化石能源, 而且未来将成为世界能源供应的主体, 是世界各国可再生能源发展的重点。本文阐述了太阳能光伏发电系统的基本结构和工作原理, 综述了国内外光伏发电技术的发展现状及发展趋势。图1 单晶硅光伏电池发电原理
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光伏电池的原理及发展现状
P, 区分别带正、 N 负电, 于是产生由 N 区指向 P 区的光生则有电流从 P 区流出, 经负载从电动势; 当外接负载后, N 区流入光伏电池。 I 图 2 为光伏电池等效电路, 其中,ph 为与光伏电池面
2 积、入射光辐照度成正比的光生电流( 1 cm 硅光伏电池[ 1] I N 的 I ph 值为 16 ~ 30 mA ) ; I D ,sh 分别为 P- 结的正向电
1839 年, 国的 Edmond Becquerel 发现了“光伏效法, 应”即光照能使半导体材料内部的电荷分布状态发生变 N 化而产生电动势和电流。光伏电池是基于半导体 P- 结接受太阳光照产生光伏效应, 直接将光能转换成电能的能量转换器。1954 年, 美国 Bell 实验室的 G. Pearson 等发其原理如图 1 所示。明了单晶硅光伏电池, 图 1 中, 太阳光照射到光伏电池表面, 其吸收具有一在内部产生处于非平衡状态的电子- 空穴定能量的光子, N 对; 在 P- 结内建电场的作用下, 电子、空穴分别被驱向 N, 区, P N 从而在 P- 结附近形成与内建电场方向相反的光 N 生电场; 光生电场抵消 P- 结内建电场后的多余部分使
作者简介: 王宏华( 1963—
流、漏电流; 串联电阻 R S 主要由电池体电阻、电极导体电阻等组成( R S 一般< 1 Ω) ; 旁漏电阻 R sh 由硅片边缘不清洁或体内缺陷所致( R sh 一般为几 kΩ) ; RL 为外接负载电 I U 电流; 当负载开路阻,L , O 分别为光伏电池输出电压、( R L = ∞) 时,U O 即为开路电压 U oc , 其与环境温度成反
2 比、与电池面积无关( 在 100 mW / cm 的光谱辐照度下, 硅[ 2] 光伏电池的 U oc 一般为 450 ~ 600 mV ) 。
与图 2 对应的光伏电池解析模型为
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) , 江苏泰州人, 男, 博士, 现为河海大学教授、博士生导师。研究方向为新型交直流电力传动等。 http: ∥ZZHD. chinajournal. n