太阳能光伏发电与建筑一体化毕业论文 .pdf

太阳能光伏发电与建筑一 体化毕业论文 一、光伏产业 光伏产业是一种环保型能源产业。就是利用太阳电池，不需要复杂的中间环 节，就可以直接把光能转换为电能， 将太阳赋予的能量送到每一个地方。与其他 常规能源相比， 太阳能光伏发电具有明显的优越性：一是高度的清洁性，发电过 程中无污染、无噪音、无损耗，对保护环境极其有利；二是绝对的安全性，太阳 光一照射太阳电池就能发电，对人、动植物无任何伤害；三是普遍的实用性，凡 是能安装太阳电池的地方就能实现 “到处阳光到处电”的目标，可广泛用于通信、 交通、海事、军事等各个领域，上至航天器，下至家用电器，大到兆瓦级电站， 小到玩具，都能运用光伏太阳能； 四是资源的充足性，太阳的能量几乎是取之不 尽的 . 太阳能光伏建筑发电是新世纪的一种最重要的可再生能源，同时又是高科技 在建筑中的应用。人人都应该了解它，熟悉它和利用它。从整体开看，我们要研 究光伏太阳能，是因为太阳能是地球上对环境起保护作用的最重要能源，是 “取 之不尽，用之不竭”的可再生能源，同时又是唯一满足宇宙空间中卫星和航空器 所需要的能源。随着能源要求量的不断增加，原有的传统能源（如煤，石油，天 .WORD版本. 然气等矿物化学燃料）不但对环境已产生极其严重的污染，而且在不久的将来就 会耗尽。所以我们必须研究和发可再生能源，尤其是研究和发展太阳能。 二、太阳能技术的类型。 从应用类型看，太阳能技术可分为太阳能发电、太阳能热利用技术和太阳能 空调技术三种类型： 一是太阳能发电。包括太阳能光伏发电和太阳能热发电。 太阳能光伏发电技 术成熟，不论是离网光伏发电系统还是并网光伏发电系统都有较大规模的应用和 实践。太阳能热发电技术目前尚处于商业化前夕，世界现有的太阳能热发电系统 大致有三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。预计2020年前后，太阳 能热发电将在发达国家实现商业化，并逐步向发展中国家扩展。 二是太阳能热利用技术。在欧洲、澳大利亚等国家的太阳热水系统主要是作 为辅助热源与常规能源系统联合运行在供应生活和洗浴热水的同时，还为建筑供 暖。在中国、希腊、以色列等国家的太阳能热水系统主要供应生活和洗浴热水。 三是太阳能空调技术。即直接利用太阳能做为空调主机的动力， 从而实现正 常制冷制热的空调技术。目前，大型的溴化锂吸收式制冷机已实现太阳能利用， 其它类型制冷机的太阳能利用技术正在开发研究中。 三、光伏发电原理 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一 种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保 护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电 装置。 3.1 光吸收和电的产生 .WORD版本. 3.1.1 光吸收 光投射到光伏材料上存在反射、吸收和透射三种可能。对于光伏元件来说， 光的反射和透射都是损失，关键是要有效的吸收投射光，以产生电能供人们使用。 在忽视反射的情况下，材料对光的吸收量取决于材料的吸收系数和材料厚度。太 阳光在光伏材料中由于被吸收而使光强沿材料厚度方向不断下降。 3.1.2电的产生 假定吸收光子使光强的减少量完全用于产生电子 -空穴对，那么在薄片材料 中电子 -空穴对的产生量G可以通过薄片的光强变化来计算。 电能 -电功率的产生 3.2电流的产生—光生载流子的收集 太阳光入射到太阳能电池会产生电子-空穴对，由于光生少数载流子必须在 被复合之前就要跨过 P-N结才能对外电路做贡献，少数载流子一旦跨过P-N结会 被收集。这时，如果外电路与太阳能电池连接就有电流产生并通过外电路收集到 太阳能电池产生的光生电流。理想太阳能电池的光生电流就是没有外加偏压时的 外电路电流。 3.3电压的产生 -电功率输出 光生载流子本身不能升格为电功率（电能能源），例如检测用的光电二极管 可收集到很高的光生电流 I，但不能产生任何电功率。为了产生电功率P ，必须 同时产生电压 V和电流 I，这就是电功率P=IV 。 太阳能电池吸收了入射的太阳光子后产生了荷电的载流子，在外电路有电流 和电压，通过外电路的负载去做功。 3.4 光伏材料 .WORD版本. 3.4.1半导体 世界上所有的材料物质都可以分为固体、液体和气体