太陽能光伏發電系統的性能及原理介紹

太陽能光伏發電系統的性能及原理介紹

太陽能發電是利用電池組件將太陽能直接轉變太陽能系統為電能的裝置。太陽能

電池組件是利用半導體材料的電子學特性實現P-V轉換的固體裝置，在廣大的無

電力網地區，該裝置可以方便地實現為用戶照明及生活供電，一些發達國家還

可與區域電網並網實現互補。而國內主要研究生產適用於無電地區家庭照明用

的小型太陽能發電系統。
電池單元：由於技術和材料原因，單一電池的發電量是十分有限的，實用中的

太陽能電池是單一電池經串、並聯組成的電池系統，稱為電池組件（陣列）。

單一電池是一只硅晶體二極管，根據半導體材料的電子學特性，當太陽光照射

到由P型和N型兩種不同導電類型的同質半導體材料構成的P-N結上時，在一定的

條件下，太陽能輻射被半導體材料吸收，在導帶和價帶中產生非平衡載流子即

電子和空穴。同於P-N結勢壘區存在著較強的內建靜電場，因而能在光照下形成

電流密度J，短路電流Isc，開路電壓Uoc。 若在內建電場的兩側面引出電極並

接上負載，理論上講由P-N結、連接電路和負載形成的回路，於是就有“光生電

流”流過，太陽能電池組件就實現了對負載的功率P輸出。
　控制器的主要功能是使太陽能發電系統始終處於發電的最大LED路燈功率點附近，以

獲得最高效率。而充電控制通常采用脈衝寬度調制技術即PWM控制方式，使整個

系統始終運行於最大功率點Pm附近區域。放電控制主要是指當電池缺電、系統

故障，如電池開路或接反時切斷開關。目前日立研制出了既能跟蹤調控點Pm，

又能跟蹤太陽移動參數的“向日葵”式控制器，將固定電池組件的效率提高了

50%左右。

逆變器按激勵方式，可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將

蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路，一般采用SPWM處理器經過調制

、濾波、升壓等，得到與照明負載頻率f，額定電壓UN等匹配的正弦交流電供系

統終端用戶使用。
在太陽能發電系統中，系統的總效率ηese由電池組件的PV轉換率、控制器效率

、蓄電池效率、逆變器效率及負載的效率等組成。但相對於太陽能電池技術來

講，要比控制器、逆變器及照明負載等其它單元的技術及生產水平要成熟得多

，而且目前系統的轉換率只有17%左右。因此提高電池組件的轉換率，降低單位

功率造價是太陽能發電產業化的重點和難點。太陽能電池問世以來，晶體硅作

為主角材料保持著統治地位。目前對硅電池轉換率的研究，主要圍繞著加大吸

能面，如雙面電池，減小反射；運用吸雜技術減小半導體材料的復合；電池超薄

型化；改進理論，建立新模型；聚光電池等。