【正文】 扁平度 地球軌道偏心度 海平面平均壓力 平均日地距離 地球平均半徑 地球表面積 遠日點距離 近日點距離 繞轉(zhuǎn)軸慣量矩 地球表面逸出速度 赤道旋轉(zhuǎn)速度 公轉(zhuǎn)軌道平均速度 10 W 618Km/S 10 g 10 cm 10 Km 6371Km 10 m 10 m 11521 10 m 10 kgm 465ms Kms 為了利用太陽能發(fā)電，必須首先了解太陽，包括太陽的結(jié)構(gòu)，太陽與地球相對運動的 規(guī)律，太陽輻射的性質(zhì)等等。Km K 5762176。金屬和其他元素 ,總計占 % 太陽和地球的物理性質(zhì)的比較如表 21 所列： 表 21 太陽 太陽直徑 在日地平均距離上太陽的徑向角 太陽表面積 太陽質(zhì)量 太陽體積 太陽平均密度 表面加速度 冠溫度 光球表面溫度（相對于黑體輻射） 陽光輻射率 太陽表面拋物線速度 太陽自轉(zhuǎn)周期 太陽視差 太陽成分（按重量） 氫 氦 重元素 慣性矩 太陽常數(shù)值 太陽和地球的物理性質(zhì) 10 32 2體積比地球大 130 多萬倍 ,太陽平均密度為 ,即比水的密度大 50%,太陽 內(nèi)部密度約 160g/cm3,因此日心引力比地心引力大 29 倍左右 .太陽的物質(zhì)組成 : 就質(zhì)量而言 ,H 占 %。 太陽和地球有著密切的關 系。 表 17 太陽電池的效率和成本預測 晶體硅太陽電池 年代 效率（％） 單晶硅 多晶硅 成本 (元 /WP) 壽命（年） 2022 2022 2022 2020 1113 1214 1315 1620 1011 1113 1214 1518 2530 1822 1520 1215 15 20 25 30 單結(jié)非晶硅太陽電池 年代 2022 2022 2022 2020 效率（％） 35 46 68 1012 成本 (元 /WP) 1820 1215 1012 810 壽命（年） 5 7 10 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)的價格逐步下降， 太陽能光伏發(fā)電的應用范圍愈來愈廣，其市場需要也將愈來愈大。 對光伏的產(chǎn)量和價格的預測見表 16。較大的生產(chǎn)規(guī)模和先進的技術使太陽電池的價格已從 2022年的 36?40元 /Wp，降為 2022年 的 30元 /Wp。這一項目的啟動 大大刺激了光伏工業(yè)，國內(nèi)建起了幾條太陽電池的封裝線，使太陽電池的年生產(chǎn)量迅速達 到 100MWP （ 2022年當年產(chǎn)量 20MWP ）。 6 6 2 第 1章 導論 表 16 中國各種太陽電池實驗室研究的最高效率 類型 單晶硅電池 GaAs電池 多晶硅電池 聚光硅電池 CdS/CuxS電池 CuInSe2電池 CdTe電池 多晶硅薄膜電池 非晶硅電池 二氧化鈦納米有機電池 最高效率（％） (2022年 ) 17 12 7 (單結(jié) ) （雙結(jié)） 10 面積（ cm ） 2*2 1*1 2*2 2*2 幾個 mm 1*1 3mm 1*1,非活性硅襯底上 幾個 mm 幾個 mm 10*10 20*20 30*30 1*1 進入 21世紀，我國的光伏產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了新氣象，老的國有企業(yè)重組煥發(fā)青春，大型上市 公司采取多種形式加入，大型民營企業(yè)也開始涉足。 我國對于太陽電池的研究主要集中在實用型的單晶硅太陽電池、多晶硅太陽電池、非 晶硅太陽電池、砷化鎵太陽電池、空間用的硅太陽電池及其系統(tǒng)、錫銦銅及碲化鎘化合物 薄膜太陽電池和聚光太陽電池及系統(tǒng)。至 1987年，中國光伏產(chǎn)量達到 100KW/年 ,晶體硅太陽電池的價 格 已 降 到 40?45 元 /Wp, 光 電 轉(zhuǎn) 換 效 率 達 到 了 8?12% 。中國自制的光伏航標燈、太陽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年中國光伏產(chǎn)量只有 ,價格高達 200元 /Wp,光電轉(zhuǎn)換效率為 6?10%。 4 4 第 1章 導論 表 1－ 3 地面用太陽電池在標準測試條件下的效率 表 1－ 4 地面用光伏組件在標準測試條件下的效率 5 5 第 1章 導論 表 1－ 5 地面用聚光太陽電池和組件在標準測試條件下的效率 中國的太陽能光伏發(fā)電 我國從 1958年開始研究光伏發(fā)電， 1971年首次成功應用于我國發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星 上。已 從 1999年開始讓位于日本。 2022－ 2022年間，我國光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為世界光伏產(chǎn)業(yè)和市場發(fā)展最快的 國家之一。隨自動化程度和技術水平的提 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。許多公司在計劃擴建和新建年產(chǎn) 50100MW級光伏組件生產(chǎn)廠。 生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，光伏產(chǎn)業(yè)向百兆瓦級規(guī)模和更高技術發(fā)展。主 要表現(xiàn)在 : 光伏產(chǎn)量增長率持續(xù)走高。應用范圍也越來越廣，尤其是各個國家的光伏計劃，為 太陽能光伏發(fā)電展現(xiàn)了無限光明的前途。自 1998年以來，連續(xù) 5年以 30%以上的速度增長，至 2022年已達 540MW/年， 2022年高達 約 750MW，增長 40%。 1973年 2 2 第 1章 導論 的石油危機和九十年代的環(huán)境污染問題大大促進了太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展。 表 太陽電池與光伏組件的分類 A:按基本材料分類 1 1 第 1章 導論 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 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”和 1954年第一塊實用的光伏電池問世以來，太陽能 光伏發(fā)電取得了長足的進步，但是它的發(fā)展仍然比計算機和光纖通訊要慢得多。目前大面積地面用太陽能電池仍以硅材料太陽能電池為主 ,主要有 單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池，此外還有部分化合物太陽能 電池（如硒銦銅薄膜太陽電池等） ,化合物砷化鎵太陽能電池主要應用于空間電源領域。 太陽能光伏發(fā)電的主要缺點是： （ 1）太陽能能量密度低，覆蓋面積大； （ 2）光伏發(fā)電具有間歇性和隨機性； （ 3）各個地區(qū)太陽能資源情況不通，所以光伏發(fā)電區(qū)域性強。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)電是太陽能光發(fā)電的主流。第 1章 導論 第 1章 導 論 “到處陽光到處電”是人類美麗的理想。太陽能光伏發(fā)電是指不通過熱過程，直接將太 陽的光能變換成電能的太陽能利用方式。 太陽能光伏發(fā)電的主要優(yōu)缺點 太陽能光伏發(fā)電的主要優(yōu)點為： （ 1） 結(jié)構(gòu)簡單，體積小且輕； （ 2）易安裝，易運輸，建設周期短； （ 3）使用方便，維護簡單，在 50℃ ~65℃ 溫度范圍均可正常工作； （ 4）清潔能源，安全，無噪聲，零排放； （ 5）可靠性高，壽命長； （ 6）太陽能幾乎無處不有，所以光伏發(fā)電應用范圍廣，； （ 7）降價速度快，能量償還時間有可能縮短； （ 8）可以與蓄電池相配組成獨立電源，也可以并網(wǎng)發(fā)電。 太陽能光伏電池分類 迄今為止，人們已經(jīng)研究了 100多種不同材料、不同結(jié)構(gòu)、不同用途和不同型式的太 陽能電池（見表 ）。用 于地面太陽能光發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池，要求耐風霜雨雪的侵襲，有較高的功率價格比， 要求具有大規(guī)模生產(chǎn)的工藝可行性和材料來源。究其原因 或許是人們對于信息的追求特別強烈，而常規(guī)能源還能滿足人類對于能源的需求。隨著人們對后 續(xù)能源問題和環(huán)境質(zhì)量的認識不斷提高，加大了關于光伏發(fā)電的各項科研經(jīng)費的投入，而 科研成就轉(zhuǎn)化為技術和生產(chǎn)規(guī)模不斷增長，使得成本不斷下降，政策刺激下的市場不斷擴 大。由于德國、歐盟及日本太陽能屋頂項目的推動， 2022年世界光伏年產(chǎn) 量達到 1256MW，年增長率超過 50%。自 1996年以來，世界光伏發(fā)電正在高速發(fā)展。多年來光伏產(chǎn)業(yè)一直是世界增長速度最高和最穩(wěn)定的領域 之一， 1999－ 2022年光伏組件的生長以 30－ 40％的速度甚至更高的遞增速度發(fā)展，太 陽電池的產(chǎn)量從 1999年的 202MW增加到 2022年的 1256MW，如圖 11所示。目前光伏組件的生產(chǎn) 規(guī)模在 520MW/年。 新技術不斷出現(xiàn)，電池效率持續(xù)攀升，成本明顯降低。而在過去的 30年中，光伏組件的成本已降低了 2個數(shù)量 級，光伏組件的成本已降低了 2個數(shù)量級，如圖 12所示。 圖 11 世界太陽電池歷年產(chǎn)量 3 3 第 1章 導論 圖 12 世界光伏組件生產(chǎn)成本下降趨勢 表 12為歷年太陽電池發(fā)貨量，可以看到原來居太陽電池首位的美國。 表 1－ 2： 19932022年 世界太陽電池組件發(fā)貨量（ MW） 年度 日本 歐洲 美國 其它 合計 1993 1994 1995 1996 88..60 1997 1998 1999 80 40 2022 2022 2022 2022 國際太陽電池研究現(xiàn)狀 迄今為止，已經(jīng)研究了近 100種太陽電