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【干貨】關(guān)于太陽能光伏,你想知道的都在這里
【干貨】關(guān)于太陽能光伏,你想知道的都在這里 太陽能光伏技術(shù)是指一種可直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換為電能并加以充分利用的前瞻性技術(shù),其廣闊的應(yīng)用前景讓世人為之神往而不斷地努力進行開發(fā)、創(chuàng)新
太陽能光伏技術(shù)是指一種可直接將太陽的光能轉(zhuǎn)換為電能并加以充分利用的前瞻性技術(shù),其廣闊的應(yīng)用前景讓世人為之神往而不斷地努力進行開發(fā)、創(chuàng)新與應(yīng)用。本期將為大家介紹太陽能發(fā)電原理、太陽能電池、太陽能電池組件、光伏控制器、光伏逆變器等內(nèi)容。
一、太陽能發(fā)電原理
太陽能電池是一對光有回應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種,如單晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化鎵、硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同,現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅,形成P-N結(jié)。
當(dāng)光線照射太陽能電池表面時,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發(fā)生了越遷,成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差,當(dāng)外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的實質(zhì)是光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。
二、太陽能電池制作過程
“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(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)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(chǎn)業(yè)化最快的。生產(chǎn)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。
三、太陽能電池應(yīng)用
上世紀60年代,科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽電池應(yīng)用于空間技術(shù)——通信衛(wèi)星供電,上世紀末,在人類不斷自我反省的過程中,對于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加親切,不僅在空間應(yīng)用,在眾多領(lǐng)域中也大顯身手。如太陽能庭院燈、太陽能發(fā)電戶用系統(tǒng)、村寨供電的獨立系統(tǒng)、光伏水泵(飲水或灌溉)、通信電源、石油輸油管道陰極保護、光纜通信泵站電源、海水淡化系統(tǒng)、城鎮(zhèn)中路標、高速公路路標等。歐美等先進國家將光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)及邊遠地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向。太陽電池與建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢。太陽能光伏玻璃幕墻元件得應(yīng)用越來越多,隨著上海和北京的幾個項目進入實質(zhì)性運轉(zhuǎn),這種方式將會代替普通玻璃幕墻,它具有反射光強度小、保溫性能好等特點!
四、太陽能電池組件
太陽能電池組件(光伏組件)是由一定數(shù)量的太陽能電池片通過導(dǎo)線串、并聯(lián)連接并加以封裝而成。一個組件中,太陽電池的標準數(shù)量是36片(10cmx10cm),這意味著一個太陽電池組件大約能產(chǎn)生17V的電壓,正好能為一個額定電壓為12V的蓄電池進行有效充電。目前的光伏元件輸出功率大到數(shù)百瓦不等。
太陽能電池片封裝成組件后能夠提供足夠的機械強度、抗振和抗沖擊能力;具有良好的密封性,能夠防腐、防風(fēng)、防雹、防潮;具有良好的電絕緣性;能夠抗紫外線輻射等。其潛在的品質(zhì)問題可能發(fā)生在邊沿的密封以及組件背面的接線盒。
根據(jù)光伏工程安裝的需要,當(dāng)應(yīng)用領(lǐng)域需要較高的電壓和電流而單個組件不能滿足要求時,可把多個組件通過串聯(lián)、并聯(lián)組裝成“太陽電池方陣”也叫“光伏陣列”,以獲得所需要的電壓和電流,其功率可以根據(jù)實際需求組合確定。
五、太陽能光伏控制器
光伏充電控制器基本上可分為五種類型并聯(lián)型光伏控制器、串聯(lián)型光伏控制器、脈寬調(diào)制型光伏控制器、智慧型光伏控制器和最大功率跟蹤型光伏控制器。
1、并聯(lián)型光伏控制器
當(dāng)蓄電池充滿時,利用電子部件把光伏陣列的輸出分流到內(nèi)部并聯(lián)電阻器或功率模組上去,然后以熱的形式消耗掉。并聯(lián)型光伏控制器一般用于小型、低功率系統(tǒng),例如電壓在12V、20A以內(nèi)和系統(tǒng)。這類控制器很可靠,沒有繼電器之類的機械部件。
2、串聯(lián)型光伏控制器
利用機械繼電器控制充電過程,并在夜間切斷光伏陣列。它一般用于較高功率系統(tǒng),繼電器的容量決定充電控制器的功率等級。比較容易制造連續(xù)通電電流在45A以上的串聯(lián)型光伏控制器。
3、脈寬調(diào)制型光伏控制器
它以PWM脈沖方式開關(guān)光伏陣列的輸入。當(dāng)蓄電池趨向充滿時,脈沖的頻率和時間縮短。按照美國桑地亞國家實驗室的研究,這種充電過程形成較完整的充電狀態(tài),它能增加光伏系統(tǒng)中蓄電池的總循環(huán)壽命。
4、智慧型光伏控制器
基于MCU(如intel公司的MCS51系列或Microchip公司PIC系列)對光伏電源系統(tǒng)的運行參數(shù)進行高速即時采集,并按照一定的控制規(guī)律由軟件程式對單路或多路光伏陣列進行切離和接通控制。對中、大型光伏電源系統(tǒng),還可通過MCU的RS232接口配合MODEM調(diào)制解調(diào)器進行距離控制。
5、最大功率跟蹤型控制器
將太陽能電池電壓V和電流I檢測后相乘得到功率P,然后判斷太陽能電池此時的輸出功率是否達到最大,若不在最大功率點運行,剛調(diào)整脈寬,調(diào)制輸出占空比D,改變充電電流,再次進行即時采樣,并作出是否改變占空比的判斷,通過這樣的尋優(yōu)過程可保證太陽能電池始終運行在最大功率點,以充分利用太陽能電池方陣的輸出能量。同時采用PWN調(diào)制方式,使充電電流成為脈沖電流,以減少蓄電池的極化,提高充電效率。
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