太陽(yáng)能光伏照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 16:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 充材料，后罩（背板PET），框架，接線盒，互聯(lián)條等組成。太陽(yáng)電池組件的構(gòu)造方法多種多樣，一般要考慮以下問(wèn)題：1. 為了防止太陽(yáng)電池的通電部分被腐蝕，保證其穩(wěn)定性和可靠性，必須使太陽(yáng)電池具有較好的耐候性；2. 為了防止由于漏電引起的發(fā)電性能降低，必須消除其對(duì)外圍設(shè)備以及人的不良影響；3. 防止由于冰雹，強(qiáng)風(fēng)等自然氣象因素的隊(duì)組件造成的損傷；4. 除了應(yīng)避免太陽(yáng)電池在搬運(yùn)，按裝過(guò)程中的損傷外，還必須使電氣配線比較容易；5. 增加保護(hù)功能，以防止由于組件的損傷，破損等引起的系統(tǒng)電氣故障。 太陽(yáng)電池的工作原理 太陽(yáng)電池的工作原理就是“光生伏打效應(yīng)”光照射在半導(dǎo)體器件上，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，使半導(dǎo)體的電導(dǎo)率率發(fā)生改變，產(chǎn)生電勢(shì)差的現(xiàn)象。它首先是由光子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮?，光能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程，其次，是形成電壓的過(guò)程。 如果光線照射在太陽(yáng)電池上，并且光被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價(jià)鍵中激發(fā)，使之產(chǎn)生電子空穴對(duì)。因?yàn)镻區(qū)產(chǎn)生空穴，N區(qū)產(chǎn)生電子，都被勢(shì)壘區(qū)阻擋住不能通過(guò)PN結(jié)。只有P區(qū)產(chǎn)生的電子（少子），N區(qū)產(chǎn)生的空穴（少子）在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下發(fā)生漂移運(yùn)動(dòng)。電子向N區(qū)移動(dòng)，空穴相P區(qū)移動(dòng)，即電子空穴對(duì)被內(nèi)建電場(chǎng)分離開(kāi)來(lái)。這導(dǎo)致在N區(qū)的邊界附近的電子積累的越來(lái)越多，P區(qū)積累的空穴越來(lái)越多，形成了電勢(shì)差。 蓄電池為光伏系統(tǒng)點(diǎn)的蓄能裝置，由于太陽(yáng)能光伏照明系統(tǒng)的輸入量不夠穩(wěn)定，一般都需要配置儲(chǔ)能裝置。蓄電池的作用是將太陽(yáng)電池所發(fā)出的直流電儲(chǔ)存起來(lái)，在太陽(yáng)電池的輸出不足時(shí)，蓄電池將儲(chǔ)存的電能供負(fù)載使用。因此，要求蓄電池的自放電要小，而且充電效率要高，同時(shí)還要考慮價(jià)格和使用是否方便等因素。目前光伏系統(tǒng)中最常用的蓄電池就是鉛酸蓄電池。 鉛酸蓄電池的組成鉛酸蓄電池由正極板，負(fù)極板，隔板，電池槽，電解液組成。 鉛酸蓄電池的工作與原理由于太陽(yáng)能光伏照明系統(tǒng)幾乎都是采用的是鉛酸蓄電池，所以這里只對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行分析。鉛酸蓄電池放電過(guò)程反應(yīng)物負(fù)極是海綿狀鉛，正極板是多孔狀二氧化鉛，而兩電極產(chǎn)物都是硫酸鉛和水。在理想條件下，充電過(guò)程兩電極上的硫酸鉛和水分別可恢復(fù)為原來(lái)的物質(zhì)。依據(jù)雙硫化理論，鉛酸蓄電池平衡電極反應(yīng)式為：負(fù)極：Pb+HSO4 PbSO4+H++2e正極: PbO2+3H++HSO4+2e PbSO4+2H2O合并正負(fù)極的反應(yīng)式，可得出平衡狀態(tài)下的電池反應(yīng)式為： PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4+2H2O電池在開(kāi)路狀態(tài)，負(fù)極上的Pb具有釋放出Pb2+ 離子并與電解液生成PbSO4鉛酸蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)的原理方程式如下： ： 蓄電池從其他直流電源獲得電能叫做充電。充電時(shí)，在正、負(fù)極板上的硫酸鉛會(huì)被分解還原成硫酸、鉛和氧化鉛，同時(shí)在負(fù)極板上產(chǎn)生氫氣，正極板產(chǎn)生氧氣。電解液中酸的濃度逐漸增加，電池兩端的電壓上升。當(dāng)正、負(fù)極板上的硫酸鉛都被還原成原來(lái)的活性物質(zhì)時(shí)，充電就結(jié)束了。 在充電時(shí)，在正、負(fù)極板上生成的氧和氫會(huì)在電池內(nèi)部“氧合”成水回到電解液中?；瘜W(xué)反應(yīng)過(guò)程如下： PbSO4 +2H2O + PbSO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb 蓄電池對(duì)外電路輸出電能時(shí)叫做放電。蓄電池連接外部電路放電時(shí)， 硫酸會(huì)與正、負(fù)極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成化合物“硫酸鉛”，放電時(shí)間越長(zhǎng)，硫酸濃度越稀薄，電池里的“液體”越少，電池兩端的電壓就越低。 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程如下： PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O 從以上的化學(xué)反應(yīng)方程式中可以看出，鉛酸蓄電池在放電時(shí)，正極的活性物質(zhì)二氧化鉛和負(fù)極的活性物質(zhì)金屬鉛都與硫酸電解液反應(yīng)，生成硫酸鉛，在電化學(xué)上把這種反應(yīng)叫做“雙硫酸鹽化反應(yīng)”。在蓄電池剛放電結(jié)束時(shí)，正、負(fù)極活性物質(zhì)轉(zhuǎn)化成的硫酸鉛是一種結(jié)構(gòu)疏松、晶體細(xì)密的結(jié)晶物，活性程度非常高。在蓄電池充電過(guò)程中，正、負(fù)極疏松細(xì)密的硫酸鉛，在外界充電電流的作用下會(huì)重新還原成二氧化鉛和金屬鉛，蓄電池就又處于充足電的狀態(tài)。正是這種可逆轉(zhuǎn)的電化學(xué)反應(yīng)，使蓄電池實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)存電能和釋放電能的功能。 在太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中控制器是用于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中，控制一路或者多路太陽(yáng)電池對(duì)蓄電池充電以及蓄電池給逆變器或者負(fù)載供電（即放點(diǎn)）的自動(dòng)設(shè)備。 在太陽(yáng)能光伏照明系統(tǒng)中，根據(jù)光伏發(fā)電照明系統(tǒng)實(shí)際需求的不同，控制器的復(fù)雜程度也不同。控制器可以由相對(duì)簡(jiǎn)單的比較電路組成，也可以由單片機(jī)或者DSP處理器來(lái)控制，但不管控制器由什么組成，其基本原理都相同。充放電控制器主要由控制電路，開(kāi)關(guān)元件，和其他基本電子元件組成。開(kāi)關(guān)元件包括充電開(kāi)關(guān)，放電開(kāi)關(guān)，充電開(kāi)關(guān)用來(lái)切斷或者接通太陽(yáng)電池組件和蓄電池，使太陽(yáng)電池對(duì)蓄電池進(jìn)行充電或者避免蓄電池過(guò)充；放電開(kāi)關(guān)用來(lái)切斷電源或者接通蓄電池與負(fù)載，使系統(tǒng)電壓供負(fù)載使用或者避免蓄電池過(guò)放。此處講的充放電開(kāi)關(guān)是一個(gè)廣義上的開(kāi)關(guān)元件，它可以是一個(gè)繼電器，三極管等元件，也可以是MOS管、晶閘管或者是機(jī)械等類的元件，用來(lái)接通或者切斷輸電線路的元件。 為了延長(zhǎng)蓄電池的壽命，必須對(duì)它過(guò)放電、過(guò)充電、深度充電
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