太阳能光伏发电发展现状与趋势

太阳能光伏发电发展现状与趋势

Photo-Voltaic Power State of the Art & Future Trends

清华大学　　　蔡宣三

摘　　要：化石燃料（煤、油等）排放温室气体，是污染大气环境的主要原因。大量发展可再生能源可保护大气环境、并

在社会经济发展中起主要作用。清洁的可再生能源包括：水力和风力、太阳光伏和燃料电池、生物质能、海洋能等。太阳能光伏（Ｐｈｏｔｏ　Ｖｏｌｔａｉｃ）系统，将太阳光能转换为电能，技术上已较成熟。主要优点是：不排放有害气体、无温室效应、无噪音、可靠、寿命长等，是一种清洁的可再生能源。主要应用于为城乡住宅、荒漠地区供电，也可联网为工业供电。在无电或缺电地区，光伏和风力、微型透平发电可组成离网混合分布式电力系统。　本文简要介绍光伏发电系统的发展进程、国内外发展概况、电力电子技术在光伏系统中的应用等。关键词：　太阳能　　光伏发电　　光伏器件　　光伏屋顶　　　联网

Abstract: Fossil fuels are major cause of environmental destruction in pollutions. It has created much needed momentum for

renewable energies, such as hydro, wind, solar, geothermal, biomass, fuel cell (hydrogen), ocean, etc. Photo Voltaic (PV)turns energy produced from the sun light into electricity as so called solar power source, which is a sustainable sourceof energy, enabling 100% renewable, zero emission£¬reliable and quiet electricity production.

The historical evolution, the state of the art and developing trends, and classification of the Photo Voltaic (PV) powertechnologies are presented in this paper. Power electronics playing an important role in the utilization of the solar PVlight energies are also introduced.

Key words: Solar energy Photo Voltaic(PV) power PV device PV roof On qrid (grid conneotod)

１　　光伏器件

太阳能发电有热发电和光伏发电两种。将太阳光辐射能通过光伏效应－直接转换为电能，称为太阳能光伏发电技术，是一种可再生的无污染的发电方式。光伏发电成为一种改善人们生活条件、不破坏环境、受到人们欢迎的可再生能源。

光伏器件是太阳能光伏发电的基础，１８３９年ＥｄｍｏｎｄＢｅｃｑｕｅｒｅｌ　发现了光伏效应。１９５４年美国Ｂｅｌｌ　实验室Ｇ．Ｐｅａｒｓｏｎ，　Ｄ．　Ｃｈａｐｉｎ　和　Ｃ．　Ｆｕｌｌｅｒ　合作发明了ＰＮ　结光伏电池（ＰＶ　Ｃｅｌｌ），是一种输出低电压的直流光电半导体器件，光伏

电池的典型参数为：电压　０．５Ｖ，短路电流２０－４０　ｍＡ　／ｃｍ２

若干光伏电池串并联，可以形成光伏模块（ＰＶ　ｍｏｄｕｌｅ）或称组件，若干光伏模块串并联，可以组成光伏板（ＰＶｐａｎｅｌ），输出较高的、满足用户需要的电压、电流。若干光伏板按负载需要联结，排列成光伏阵列（ＰＶ　ａｒｒａｙ）。它是无需维护的大功率直流电源，电压从７５Ｖ　到　６００Ｖ（功率从１到　５　ｋＷ），或电压从３００Ｖ到８００Ｖ　（功率从　１０　ｋＷ到　３００　ｋＷ以上）。

制造光伏电池的商品化实用半导体材料主要是硅（产量占光伏电池的９４％），包括：

（１）　单晶硅（Ｍｏｎｏ－Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　Ｓｉ）

　　　［注］　本文根据作者在ＩＥＥＥ北京分会Ｆｅｌｌｏｗ　学术论坛

（２００６，８）讲演稿整理修改而成。

现在０．２￣０．３ｍｍ单晶硅光伏电池的光能／电能（Ｌｉｇｈｔ　ｔｏ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ）转换效率，实验室可做到２４．７％，商

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