【文章內容簡介】 刷電池在中試線上的性能高出25% ~30%，效率可達19%以上,雙面刻槽埋柵比單面刻槽電池效率高出10%(K)膜的電池,在CaF2晶片或玻璃中摻入稀土元素Fu2+，利用其熒光效應使太陽中的短波向長波偏移，提高單位面積發(fā)電量，其轉換效率可提高5%。表面鈍化背面定域擴散(PERL)電池，能吸集半導體內大部分光生載流子，%。這一光伏電池的工業(yè)化批量生產業(yè)具有非常廣泛的應用前景。 從整個市場分布看，仍以晶硅電池為主，目前占到 90%；隨著技術的進步，薄膜電池的份額將會逐步增長，到 2012年會占到 30%；薄膜電池中則以非晶硅電池為主，到 2012年 將 占 60% 。而從應用的角度看，并網發(fā)電是 主 流 ，到2010 年，光伏發(fā)電的 90%以上都是并網發(fā)電。隨著傳統(tǒng)能源的稀缺程度增高，到 2030 年，微網系統(tǒng)和獨立系統(tǒng)會占到 30%左右的比例。據預測，2020 年全球光伏發(fā)電的總裝機將達到 億千瓦，其中太陽能熱發(fā)電和高倍聚光電池可能分別占到 4%和 2%，其他 94%都是平板太陽電池，包括晶硅電池和薄膜電池。平板電池又可分為固定安裝與帶向日跟蹤系統(tǒng)的，在日照直射光較好的地區(qū)，自動跟蹤可以提高 20%~50%的發(fā)電量，是降低發(fā)電成本的最有效途徑，未來帶自動跟蹤的平板電池系統(tǒng)將占到總份額的 35%。3 PV發(fā)電的效率在PV發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的效率由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。但相對于PV電池技術來講，控制器、逆變器及負載等其它單元的技術及生產水平要成熟得多，而且PV的轉換率目前只有17%左右(實驗室GaAs(單晶)%).因此提高PV的轉換率降低單位功率造價(目前約為415美元/WP)。 表1實驗室典型電池商品薄膜電池PV（%）PV單晶硅多晶硅CaAs(單結)aSi(多結)13多晶硅銅銦鎵硒碲化鎘銅銦硒太陽能電池問世以來,晶體硅Si作為主角材料保持著統(tǒng)治地位。目前對Si電池轉換率的研究，主要圍繞著加大吸能面，如雙面電池，減小面反射；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。主要產品有：背面叉指 IBC級聯(lián)電池，其效率可達22%。，效率超過了22%。雙面 DS電池，單體電池效率可達到21%，系統(tǒng)可達20%。激光刻槽埋柵電池，與傳統(tǒng)絲網印刷電池在中試線上的性能高出25% ~30%，效率可達19%以上，雙面刻槽埋柵比單面刻槽電池效率高出10%左右。具有轉換光譜膜的電池，在晶片或玻璃中摻入稀土元素，利用其熒光效應使太陽中的短波向長波偏移，提高單位面積發(fā)電量,其轉換效率可提高5%。表面鈍化背面定域擴散(PERL)電池，能吸集半導體內大部分光生載流子，%。4控制器和逆變器三大部分的相關技術及進展 ,一般采用SPWM處理器經過調制、濾波、升壓等得到與負載頻率F,、戶用并網光伏系統(tǒng)、混合光伏系統(tǒng)等領域大有前途。光伏發(fā)電系統(tǒng)中常用的逆變器通常分4種:直接耦合系統(tǒng)、工頻隔離系統(tǒng)、高頻隔離和不隔離系統(tǒng),如圖7所示。 直接耦合系統(tǒng) 由于省去了笨重的工頻變壓器,故其效率(96%左右,H5Bridge技術效率可達98%)高、質量輕、結構簡單、可靠性較好。但它也存在一些缺點:太陽能電池板與電網之間沒有實現(xiàn)電氣隔離,太陽能電池板兩極有電網電壓,存在安全隱患,即人觸摸電極時會造成觸電事故。這在許多國家的電氣安全標準中是不允許的。直流側電壓需要達到能夠直接逆變的電壓等級,即一般直流側MPPT電壓大于350 V,太陽能電池陣列的開路電壓為440 V。這對于太陽能電池組件乃至整個系統(tǒng)的絕緣有較高要求,容易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。 工頻隔離系統(tǒng) 工頻隔離系統(tǒng)的優(yōu)點是結構簡單、可靠性高、抗沖擊性和安全性能良好、直流側MPPT電壓上下限比值范圍一般在3倍以內。但其系統(tǒng)效率相對較低,且由于變壓器的存在使得系統(tǒng)較為笨重。 與德國SMA公司研制成功的大型并網逆變器相比，我國在并網型逆變器的研究上起步較晚，并網型太陽能發(fā)電設備還未形成規(guī)模生產。 圖8 光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的類型 5關于系統(tǒng)并網技術的要求太陽能光伏電池的陣列輸出的功率與非常容易受到環(huán)境因素的影響，太陽能電池的伏安特性是非線性的，需要MPPT控制器找到光伏陣列在確定日照和溫度條件下輸出最大功率時對應的工作電壓，以彌補環(huán)境的變化對其產生的影響。光伏電池陣列輸出的直流電力通過逆變器轉換為交流電力，逆變器的工作點在輸入側要與光伏電池陣列輸出電壓匹配，在輸出側要滿足交流并網的條件；在交流側逆變器會注入高次諧波，我們就要通過優(yōu)化逆變器控制方式和濾的方式波來降低諧波含量；光電能量轉換過程中不產生也不消耗元功，在逆變過程需要消耗元功，這是與其他常規(guī)發(fā)電系統(tǒng)的重要區(qū)別之一，因此光伏發(fā)電系統(tǒng)需要配置無功補償設備，對并網點的功率因數(shù)進行控制。光伏發(fā)電系統(tǒng)在光生伏打效應的作用下，光伏電池的兩端產生電動勢，將光能轉化成電能。常見的光伏系統(tǒng)由太陽能電池方陣、蓄電池、控制器、直流配電柜、逆變器和交流配電柜等設備組成，見圖9。其中逆變器和太陽能電池方陣是光伏系統(tǒng)的基本要素。通過太陽能電池組件的串并聯(lián)形成太陽能電池方陣，使得方陣電壓達到系統(tǒng)輸入電壓的要求。太陽能通過光伏組件轉化為直流電力，通過直流監(jiān)測配電箱匯集至逆變器（有蓄電池組時，還經充放電控制器同時向蓄電池組充電），將直流電能轉化為交流電力。 圖9 光伏發(fā)電系統(tǒng)構成示意圖太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)構的成示意圖與現(xiàn)有的主要發(fā)電方式相比較，光伏發(fā)電系統(tǒng)的特點有：工作點變化較快，這是由于溫度等外界環(huán)境因素的影響、很大光伏發(fā)電系統(tǒng)受光照；輸入側的一次能源功率不能主動在技術范圍內進行調控，只能被動跟蹤當時光照條件下的最大功率點，爭取實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)的最大輸出；光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出為直流電，需要將直流電優(yōu)質地通過逆變器逆變?yōu)楣ゎl交流才能帶負荷。 根據系統(tǒng)的可用性狀態(tài)劃分,可將系統(tǒng)的狀態(tài)劃分為全額運行狀態(tài)、資源限制的減額出力狀態(tài)、設備故障的減額出力狀態(tài)和停用狀態(tài)四個狀態(tài)。光伏發(fā)電系統(tǒng)并網的基本必要條件是，逆變器輸出之正弦波電流的頻率和相位與電網電壓的頻率和相位相同。光伏發(fā)電系統(tǒng)并網有2種形式：集中式并網和分散式并網。集中式并網：特點是電池所產生的發(fā)電能被直接輸送到大電網，由大電網統(tǒng)一調配向用戶供電，與大電網之間的電力交換是單向的。逆變器后380 V三相交流電，接至升壓變前380 V母線，升壓后上網，示意圖如圖10所示。適于大型光伏電站并網，通常離負荷點比