太陽能簡介
太陽能(Solar Energy),一般是指太陽光的輻射能量,在現代一般用作發電。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存,而自古人類也懂得以陽光曬干物件,并作為保存食物的方法,如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下,才有意把太陽能進一步發展。太陽能的利用有被動式利用(光熱轉換)和光電轉換兩種方式。太陽能發電一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源,如風能,化學能,水的勢能等等。
太陽能發電系統由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池(組)組成。如輸出電源為交流220V或 110V,還需要配置逆變器。各部分的作用為:
太陽能電池板:太陽能電池板是太陽能發電系統中的核心部分,也是太陽能發電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽能轉化為電能,或送往蓄電池中存儲起來,或推動負載工作。太陽能電池板的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。
太陽能控制器:太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態,并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方,合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項。
蓄電池:一般為鉛酸電池,一般有12V和24V這兩種,小微型系統中,也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來,到需要的時候再釋放出來。
逆變器:在很多場合,都需要提供AC220V、AC110V的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是DC12V、DC24V、DC48V。為能向AC220V的電器提供電能,需要將太陽能發電系統所發出的直流電能轉換成交流電能,因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合,需要使用多種電壓的負載時,也要用到DC-DC逆變器,如將24VDC的電能轉換成5VDC的電能(注意,不是簡單的降壓)。
“硅”是我們這個星球上儲藏最豐量的材料之一。自從19世紀科學家們發現了晶體硅的半導體特性后,它幾乎改變了一切,甚至人類的思維。20世紀末,我們的生活中處處可見“硅”的身影和作用,晶體硅太陽能電池是近15年來形成產業化最快的。生產過程大致可分為五個步驟:a、提純過程 b、拉棒過程 c、切片過程 d、制電池過程 e、封裝過程。
太陽能電池的應用涉及因素:
●太陽能發電系統在哪里使用?該地日光輻射情況如何?
●系統的負載功率多大?
●系統的輸出電壓是多少,直流還是交流?
●系統每天需要工作多少小時?
●如遇到沒有日光照射的陰雨天氣,系統需連續供電多少天?
●負載的情況,純電阻性、電容性還是電感性,啟動電流多大?
●系統需求的數量?
材料
當前,晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料,其市場占有率在90%以上,而且在今后相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產技術長期以來掌握在美、日、德等3個國家7個公司的10家工廠手中,形成技術封鎖、市場壟斷的狀況。多晶硅的需求主要來自于半導體和太陽能電池。按純度要求不同,分為電子級和太陽能級。其中,用于電子級多晶硅占55%左右,太陽能級多晶硅占45%,隨著光伏產業的迅猛發展,太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導體多晶硅的發展,預計到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級多晶硅。 1994年全世界太陽能電池的總產量只有69MW,而2004年就接近1200MW,在短短的10年里就增長了17倍。專家預測太陽能光伏產業在二十一世紀前半期將超過核電成為最重要的基礎能源之一。
原理
太陽光照在半導體p-n結上,形成新的空穴-電子對,在p-n結電場的作用下,空穴由n區流向p區,電子由p區流向n區,接通電路后就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。
太陽能發電方式太陽能發電有兩種方式,一種是光—熱—電轉換方式,另一種是光—電直接轉換方式。
●光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電,一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換成工質的蒸氣,再驅動汽輪機發電。前一個過程是光—熱轉換過程;后一個過程是熱—電轉換過程,與普通的火力發電一樣.太陽能熱發電的缺點是效率很低而成本很高,估計它的投資至少要比普通火電站貴5~10倍.一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20~25億美元,平均1kW的投資為2000~2500美元。因此,目前只能小規模地應用于特殊的場合,而大規模利用在經濟上很不合算,還不能與普通的火電站或核電站相競爭。
●光—電直接轉換方式該方式是利用光電效應,將太陽輻射能直接轉換成電能,光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件,是一個半導體光電二極管,當太陽光照到光電二極管上時,光電二極管就會把太陽的光能變成電能,產生電流。當許多個電池串聯或并聯起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源,具有永久性、清潔性和靈活性三大優點.太陽能電池壽命長,只要太陽存在,太陽能電池就可以一次投資而長期使用;與火力發電、核能發電相比,太陽能電池不會引起環境污染;太陽能電池可以大中小并舉,大到百萬千瓦的中型電站,小到只供一戶用的太陽能電池組,這是其它電源無法比擬的
電池板原料:玻璃,EVA,電池片、鋁合金殼、包錫銅片、不銹鋼支架、蓄電池等
光新型涂層研發成功
美國倫斯勒理學院研究人員2008年開發出一種新型涂層,將其覆蓋在太陽能電池板上能使后者的陽光吸收率提高到96.2%,而普通太陽能電池板的陽光吸收率僅為70%左右。
新涂層主要解決了兩個技術難題,一是幫助太陽能電池板吸收幾