【正文】 年代 效率（％） 成本 (元 /WP) 壽命（年） 單晶硅 多晶硅 2020 1113 1011 2530 15 2020 1214 1113 1822 20 2020 1315 1214 1520 25 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 16 2020 1620 1518 1215 30 單結(jié)非晶硅太陽(yáng)電池 年代 效率（％） 成本 (元 /WP) 壽命（年） 2020 35 1820 5 2020 46 1215 7 2020 68 1012 10 2020 1012 810 15 隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，光伏器件的效率逐步增加，組件和系統(tǒng)的價(jià)格逐步下降，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣，其市場(chǎng)需要也將愈來(lái)愈大。 對(duì)光伏的產(chǎn)量和價(jià)格的預(yù)測(cè)見(jiàn)表 16。較大的生產(chǎn)規(guī)模和先進(jìn)的技術(shù)使太陽(yáng)電池的價(jià)格已從 2020 年的 36?40 元 /Wp，降為 2020 年的 30 元 /Wp。這一項(xiàng)目的啟動(dòng)大大刺激了光伏工業(yè)，國(guó)內(nèi)建起了幾條太陽(yáng)電池的封裝線，使太陽(yáng)電池的年生產(chǎn)量迅速達(dá)到100MWP（ 2020 年當(dāng)年產(chǎn)量 20MWP）。 表 16 中國(guó)各種太陽(yáng) 電池實(shí)驗(yàn)室研究的最高效率 類型 最高效率（％） 面積（ cm2） 單晶硅電池 2*2 GaAs 電池 1*1 多晶硅電池 (2020 年 ) 2*2 聚光硅電池 17 2*2 CdS/CuxS 電池 12 幾個(gè) mm CuInSe2 電池 1*1 CdTe 電池 7 3mm 多晶硅薄膜電池 1*1,非活性硅襯底上 非晶硅電池 (單結(jié) ) （雙結(jié)） 幾個(gè) mm 幾個(gè) mm 10*10 20*20 30*30 二氧化鈦納米有 機(jī)電池 10 1*1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 15 進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了新氣象，老的國(guó)有企業(yè)重組煥發(fā)青春，大型上市公司采取多種形式加入，大型民營(yíng)企業(yè)也開始涉足。 我國(guó)對(duì)于太陽(yáng)電池的研究主要集中在實(shí)用型的單晶硅太陽(yáng)電池、多晶硅太陽(yáng)電池、非晶硅太陽(yáng)電池、砷化鎵太陽(yáng)電池、空間用的硅太陽(yáng)電池及其系統(tǒng)、錫銦銅及碲化鎘化合物薄膜太陽(yáng)電池和聚光太陽(yáng)電池及系統(tǒng)。至 1987 年，中國(guó)光伏產(chǎn)量達(dá)到 100KW/年 ,晶體硅太陽(yáng)電池的價(jià)格已降到 40?45 元 /Wp,光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了 8?12?。中國(guó)自制的光伏航標(biāo)燈、太陽(yáng)能燈塔和氣象用光伏電源、通訊用光伏電源在七十年代已開始使用，但規(guī)模很小， 1977 年中國(guó)光伏產(chǎn)量只有,價(jià)格高達(dá) 200 元 /Wp,光電轉(zhuǎn)換效率為 6?10?。 表 1－ 3 地面用太陽(yáng)電池在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的效 率 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 13 表 1－ 4 地面用光伏組件在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的效率 表 1－ 5 地面用聚光太陽(yáng)電池和組件在標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下的效率 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 14 中國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電 我國(guó)從 1958 年開始研究光伏發(fā)電， 1971 年首次成功應(yīng)用于我國(guó)發(fā)射的東方紅二號(hào)衛(wèi)星上。已從 1999 年開始讓位于日 本。 ? 2020－ 2020年 間 ，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為世界光伏產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)發(fā)展最快的國(guó)家之一 。隨自動(dòng)化程度和技術(shù)水平的提高，電池效 率將由現(xiàn)在的水平（單晶硅 1315%，多晶硅 1113%）向更高水平（單晶硅 1820%，多晶硅 1618%）發(fā)展。許多公司在計(jì)劃擴(kuò)建和新建年產(chǎn) 50100MW級(jí)光伏組件生產(chǎn)廠。 ? 生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大， 光伏產(chǎn)業(yè)向百兆瓦級(jí)規(guī)模和更高技術(shù)發(fā)展。主要表現(xiàn)在 : ? 光伏產(chǎn)量增長(zhǎng)率持續(xù)走高。應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，尤其是各個(gè)國(guó)家的光伏計(jì)劃，為太陽(yáng)能光伏發(fā)電展現(xiàn)了無(wú)限光明的前途。自1998 年以來(lái)，連續(xù) 5 年以 30%以上的速度增長(zhǎng)，至 2020 年已達(dá) 540MW/年， 2020 年高達(dá)約750MW，增長(zhǎng) 40%。 1973 年的石油危機(jī)和九十年代的環(huán)境污染問(wèn)題大大促進(jìn)了太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 9 表 太陽(yáng)電池與光伏組件的分類 A:按基本材料分類 ? 晶體硅光伏電池及組件 ? 非晶硅薄膜光伏電池及組件 ? 微晶硅薄膜光伏電池及組件 ? 納晶硅薄膜光伏電池及組件 ? 硒光電池 ? 化合物太陽(yáng)電池 :硫化鎘 ,硒銦銅 ,碲化鎘 ,砷化鎵光伏電池及組件 ? 染料電池 ?? . B: 按結(jié)構(gòu)分類 ? 同質(zhì)結(jié)光伏電池及組件 ? 異質(zhì)結(jié)光伏電池及組件 ? 肖特基結(jié)光伏電池及組件 ? 復(fù)合結(jié)光伏電池及組件 ? 液結(jié)光伏電池 及組件 C: 按用途分類 ? 空間光伏電池及組件 ? 地面光伏電池及組件 ? 光伏傳感器 D: 按使用狀態(tài)分類 ? 平板光伏電池 及組件 ? 聚光光伏電池及組件 ? 分光光伏電池及組件 E:按封裝材料分類 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 10 ? 剛性封裝光伏電池及組件 ? 半剛性封裝光伏電池及組件 ? 柔性襯底封裝光伏電池及組件 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 自從 1839 年發(fā)現(xiàn)“光生伏打效應(yīng)”和 1954 年第一塊實(shí)用的光伏電池問(wèn)世以來(lái)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是它的發(fā)展仍然比計(jì)算機(jī)和光纖通訊要慢得多。目前大面積 地面用太陽(yáng)能電池仍以 硅材料太陽(yáng)能電池為主 ,主要有單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)能電池，此外還有部分化合物太陽(yáng)能電池（如硒銦銅薄膜太陽(yáng)電池等） ,化合物砷化鎵太陽(yáng)能電池主要應(yīng)用于空間電源領(lǐng)域。 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的主要缺點(diǎn)是： （ 1）太陽(yáng)能能量密度低，覆蓋面積大； （ 2）光伏發(fā)電具有間歇性和隨機(jī)性； （ 3）各個(gè)地區(qū)太陽(yáng)能資源情況不通，所以光伏發(fā)電區(qū)域性強(qiáng)。依靠光伏電池，把照射到光伏電池上的光能直接轉(zhuǎn)換成電能輸出的光伏發(fā)電是太陽(yáng)能光發(fā)電的主流。 編者 2020 年 4 月 15 日 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 8 第 1 章 導(dǎo) 論 “到處陽(yáng)光到處電 ”是人類美麗的理想。項(xiàng)目辦吳達(dá)成主任和國(guó)內(nèi)許多光伏專家都為本書的編審提出了寶貴意見(jiàn)，在此一并感謝。陳鳳翔博士、趙占霞博士還參與了全書的統(tǒng)編。中國(guó)的小康社會(huì)和實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興，最可靠的能源是太陽(yáng)，太陽(yáng)能光伏發(fā)電必將成為支撐中國(guó)未來(lái)電網(wǎng)的中堅(jiān) 能源，中國(guó)終將成為世界光伏大國(guó)?！吨腥A人民共和國(guó)可再生能源》為大規(guī)模開發(fā)利用太陽(yáng)能開辟了道路。本書比較扼要地介紹了太陽(yáng)電池的原理、特性、光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行以及維護(hù)方法，希望本書能為從事光伏發(fā)電科研、教學(xué)、生產(chǎn)和應(yīng)用的同行提供幫助。地面太陽(yáng)電池也要求高可靠、高效率、更追求高功率 /成 本比。太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù) （系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 主編：崔容強(qiáng) 趙春江 國(guó)家發(fā)改委世界銀行 /GEF 項(xiàng)目辦 上海交通大學(xué)太陽(yáng)能研究所 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝運(yùn)行及維護(hù)） 2 目 錄 第 1 章 導(dǎo)論 1 太陽(yáng)能發(fā)電的主要優(yōu)缺點(diǎn) 1 太陽(yáng)能光伏電池分類 1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電的歷史和現(xiàn)狀 2 中國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電 6 第 2 章 太陽(yáng)和太陽(yáng)能 10 太陽(yáng)的結(jié) 構(gòu) 11 太陽(yáng)和地球相對(duì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 13 太陽(yáng)輻射的性質(zhì) 13 世界和中國(guó)太陽(yáng)能資源分布情況 15 第 3 章 太陽(yáng)電池、組件 17 半導(dǎo)體 PN 結(jié)電流電壓特性 18 太陽(yáng)電池的工作原理 19 半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng) 19 太陽(yáng)電池的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程 20 太陽(yáng)電池的基本特性 20 短路電流 21 開路電壓 21 太陽(yáng)電池的輸出特性 22 等效電路 23 輸出特性 24 轉(zhuǎn)換效率 24 太陽(yáng)電池的光譜響應(yīng) 24 太陽(yáng)電池的溫度效應(yīng) 25 太陽(yáng)電池的輻照效應(yīng) 25 影響太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率的因素 25 硅太陽(yáng)電池常規(guī)工藝 27 硅太陽(yáng)電池的基本工藝 27 單體電池的制造 29 太陽(yáng)電池組件及封裝 29 太陽(yáng)電池組件的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式 30 太陽(yáng)電池組件的封裝材料 32 上蓋板 32 粘結(jié)劑 32 底板 32 邊框 33