太阳能发电技术.ppt

太阳能发电技术,随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有能源主要有３种，即火电、水电和核电。这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。,太阳能发电,目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能；二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是太阳能。太阳能转换为电能有两种基本途径一种是把太阳辐射能转换为热能，即“太阳热发电”；另一种是通过光电器件将太阳光直接转换为电能，即“太阳光发电”。,太阳热发电,入射到地球表面的太阳能是广泛而分散的，要充分收集并使之发挥热能效益，就必须采取一种一种能把太阳光发射并集中在一起，变成热能的系统。一种方法是采取一种能把太阳光发射并集中集中加热，转换成为高温水蒸气，以蒸汽涡轮机变换为电。也可以采用抛物面型的聚光镜将太阳热集中，使用计算机让聚光镜追随太阳转动。后者的热效率很高，将引擎放置在焦点的技术发展的可能性最大。,太阳光发电,除了太阳热发电技术外，目前人类社会也在大力开发太阳光技术。太阳辐射的光子带有能量，当光子照射半导体材料时，光能便转换为电能，这个现象叫“光生伏打效应”。太阳电池就是利用光生伏打效应制成的一种光电器件。太阳电池与普通的化学电池干电池、蓄电池完全不同，是一种物理性质电源。虽然太阳光一照射太阳电池就能发电，但它与一般的发电机大相径庭，它无旋转和磨损，能静悄悄地发电。,太阳能发电特点,具有以下特点①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短,太阳能发电特点,不足之处是①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。,太阳能发电,要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本；二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。目前，太阳电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，已达２０％以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到１０％，每瓦发电设备价格降到１－２美元时，便足以同现在的发电方式竞争。估计本世纪末便可达到这一水平。,太阳能发电,当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电池，光电变换效率可达３６％，快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。,光伏发电的发展历史,自从1954年第一块实用光伏电池问世以来，太阳光伏发电取得了长足的进步。但比计算机和光纤通讯的发展要慢得多。其原因可能是人们对信息的追求特别强烈，而常规能源还能满足人类对能源的需求。1973年的石油危机和90年代的环境污染问题大大促进了太阳光伏发电的发展。其发展过程简列如下,光伏发电的发展历史,1893年法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应”，即“光伏效应”。1876年亚当斯等在金属和硒片上发现固态光伏效应。1883年制成第一个“硒光电池”，用作敏感器件。1930年肖特基提出Cu2O势垒的“光伏效应”理论。同年，朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳电池”，使太阳能变成电能。,光伏发电的发展历史,1941年奥尔在硅上发现光伏效应。1954年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳电池，效率为6。同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜太阳电池。1955年吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率优化设计。同年，第一个光电航标灯问世。美国RCA研究砷化镓太阳电池。1957年硅太阳电池效率达8。,光伏发电的发展历史,1958年太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫星电源。1959年第一个多晶硅太阳电池问世，效率达5。1972年罗非斯基研制出紫光电池，效率达16。1975年非晶硅太阳电池问世。同年，带硅电池效率达6。1978年美国建成100kWp太阳地面光伏电站。,太阳能光电转换原理,太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程，通常叫做“光生伙打效应”，太阳电池就是利用这种效应制成的。当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子空穴对。,太阳能光电转换原理,这样，光能就以产生电子空穴对的形式转变为电能、如果半导体内存在Pn结，则在P型和n型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向n区，空穴驱向P区，从而使得n区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，在Pn结附近形成与势垒电场方向相反光的生电场。,太阳能光电转换原理,若分别在P型层和n型层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流通过。如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。制造太阳电池的半导体材料已知的有十几种，因此太阳电池的种类也很多。目前，技术最成熟，并具有商业价值的太阳电池要算硅太阳电池。,太阳能发电的应用,太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分散进行发电，而且要连接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。,太阳能发电的前景,太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。,太阳能发电的前景,另一是天上发电方案。早在１９８０年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长１０公里、宽５公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供５００万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。,