【正文】 為光伏陣列輸出電流( A) 、電壓(V) ；、 分別為負(fù)荷或并網(wǎng)點(diǎn)的注入電流(A) 、電壓( V) 。研究表明: 除材料工藝外, 影響最大功率點(diǎn)的主要因素還有日照強(qiáng)度和光伏片溫度。“光伏發(fā)電”是將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式。然而，第一個(gè)實(shí)用性的單晶硅光伏電池(Solar Cell)直到一個(gè)多世紀(jì)后的 1954 年才在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功。光伏發(fā)電原理如圖 4所示。它對兩邊多數(shù)載流子是勢壘，阻擋其繼續(xù)向?qū)Ψ綌U(kuò)散；但它對兩邊的少數(shù)載流子（N＋區(qū)中的空穴和 P 區(qū)中的電子）卻有牽引作用，能把它們迅速拉到對方區(qū)域。但是，光伏電池受到太陽光子的沖擊，在光伏電池內(nèi)部產(chǎn)生大量處于非平衡狀態(tài)的電子－空穴對，其中的光生非平衡少數(shù)載流子（即N＋區(qū)中的非平衡空穴和P 區(qū)中的非平衡電子）可以被內(nèi)建電場牽引到對方區(qū)域，然后在光伏電池中的 PN 結(jié)中產(chǎn)生光生電場 ，當(dāng)接通外電路時(shí)，即可流出電流，輸出電能。當(dāng)把眾多這樣小的太陽能光伏電池單元通過串并聯(lián)的方式組合在一起，構(gòu)成光伏電池組件，便會在太陽能的作用下輸出功率足夠大的電能。如輻射角度,晝夜及季節(jié)即時(shí)間T,環(huán)境及天氣氣候的影響即光照強(qiáng)度等。因此輸出功率P是個(gè)不穩(wěn)定的變量,控制器將通過微處理器對輸出電流和輸出電壓U進(jìn)行測控,從而實(shí)現(xiàn)對P的測控,保證PV系統(tǒng)工作在某一個(gè)相對穩(wěn)定的“最佳”狀態(tài),此即最大輸出功率點(diǎn)Pm,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對蓄電池充放電的控制。目前日立公司研制出了既能跟蹤調(diào)控點(diǎn)Pm,又能跟蹤太陽移動的“向日葵”式控制器,將固定PV的效率LPV提高了50%左右。圖5為一定溫度和光強(qiáng)下太陽能電池的I 一V 曲線, 實(shí)直線為負(fù)載電阻線, 虛曲線為等功率線,為光伏電池的最大功率點(diǎn),，分別為光伏電池在最大功率點(diǎn)運(yùn)行時(shí)對應(yīng)的電壓和電流。 圖5 一定溫度和光強(qiáng)下IV曲線2關(guān)于光伏電池 光伏電池:光伏電池是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)最重要、也是最基本的器件。當(dāng)前世界上主要的光伏發(fā)電技術(shù)一個(gè)是晶體硅電池，包括單晶硅太陽電池和多晶硅太陽電池。多晶硅太陽電池的實(shí)驗(yàn)室最高效率也超過了 20%，平均效率達(dá)到 16%以上。另一種主要光伏發(fā)電技術(shù)是薄膜太陽電池，其中已商業(yè)化的主要是非晶硅薄膜電池，%左右。 1954年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出 6%的實(shí)用型單晶硅電池聚光高效硅基電池：硅光電池的轉(zhuǎn)化率和其所用多晶硅的多少成正比，即硅光電池的轉(zhuǎn)化率越高，所用多晶硅就越少。新型高效聚光電池的研發(fā)還有很多的技術(shù)壁壘需要突破，但正是這樣才會有人不斷探索從而開發(fā)出新行的高效聚光電池。所用多晶硅，已下降到只有通常不跟蹤平板式多晶硅光伏電池的1/4~1/5。晶體硅太陽能電池的發(fā)展自1985 年后進(jìn)入第三階段：%鈍化發(fā)射極和背面點(diǎn)接觸電池。2009年大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率單晶達(dá)到18%,多晶將超過17%，今后并仍將占據(jù)市場主導(dǎo)地位。目前也已做到每公斤耗能30度電/每公斤，主要是用定向凝固進(jìn)一步處理高純硅時(shí)的耗能。仍有一些方面需要并且值得我們?nèi)ド钊胩接懙摹?(Thin ?lm ) 另一種主要光伏發(fā)電技術(shù)是薄膜太陽電池，其中已商業(yè)化的主要是非晶硅薄膜電池，%左右。目前，薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6%8%，近兩年可達(dá)到10%20%，五年內(nèi)有望達(dá)到18%，其功率衰退問題也已解決。其技術(shù)正在成為太陽能電池主流技術(shù)，與晶體硅太陽能電池技術(shù)并駕齊驅(qū)。我認(rèn)為，這將是諸多薄膜電池中，最有發(fā)展前景的品種。非晶硅薄膜電池、碲化鎘(CdTe)、銅銦硒 (CIS) 的實(shí)驗(yàn)室效率分別達(dá)到了 13%、%%。垂直多結(jié) (point contact) PC電池，效率超過了22%.雙面 DS電池，單體電池效率可達(dá)到21%，系統(tǒng)可達(dá)20%.激光刻槽埋柵電池,與傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷電池在中試線上的性能高出25% ~30%，效率可達(dá)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(yīng)使太陽中的短波向長波偏移，提高單位面積發(fā)電量，其轉(zhuǎn)換效率可提高5%。這一光伏電池的工業(yè)化批量生產(chǎn)業(yè)具有非常廣泛的應(yīng)用前景。而從應(yīng)用的角度看，并網(wǎng)發(fā)電是 主 流 ，到2010 年，光伏發(fā)電的 90%以上都是并網(wǎng)發(fā)電。據(jù)預(yù)測，2020 年全球光伏發(fā)電的總裝機(jī)將達(dá)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。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(zhuǎn)換率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負(fù)載的效率等組成。 表1實(shí)驗(yàn)室典型電池商品薄膜電池PV（%）PV單晶硅多晶硅CaAs(單結(jié))aSi(多結(jié))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。主要產(chǎn)品有：背面叉指 IBC級聯(lián)電池，其效率可達(dá)22%。雙面 DS電池，單體電池效率可達(dá)到21%，系統(tǒng)可達(dá)20%。具有轉(zhuǎn)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(yīng)使太陽中的短波向長波偏移，提高單位面積發(fā)電量,其轉(zhuǎn)換效率可提高5%。4控制器和逆變器三大部分的相關(guān)技術(shù)及進(jìn)展 ,一般采用SPWM處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等得到與負(fù)載頻率F,、戶用并網(wǎng)光伏系統(tǒng)、混合光伏系統(tǒng)等領(lǐng)域大有前途。 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(shù)效率可達(dá)98%)高、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性較好。這在許多國家的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)中是不允許的。這對于太陽能電池組件乃至整個(gè)系統(tǒng)的絕緣有較高要求,容易出現(xiàn)漏電現(xiàn)象。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。 圖8 光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的類型 5關(guān)于系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)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(shí)對應(yīng)的工作電壓，以彌補(bǔ)環(huán)境的變化對其產(chǎn)生的影響。光伏發(fā)電系統(tǒng)在光生伏打效應(yīng)的作用下，光伏電池的兩端產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)化成電能。其中逆變器和太陽能電池方陣是光伏系統(tǒng)的基本要素。太陽能通過光伏組件轉(zhuǎn)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(shí)，還經(jīng)充放電控制器同時(shí)向蓄電池組充電），將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電力。