AL123 人文社科会员免费专区文学 2024-12-05

光伏电站设计技术_廖东进主编；赵元元主编；方晓敏主编_AZW3_MOBI_EPUB_PDF_电子书（无页码）_廖东进主编；赵元元主编；方晓敏主编

内容节选

项目2光伏电池组件及阵列容量设计【项目描述】目前太阳能光伏发电系统采用的光伏电池组件主要以晶体硅材料为主（包括单晶硅和多晶硅）。光伏发电系统的电池方阵由电池组件及单体电池经串、并联组成。依据光伏发电系统发电量的要求设计合理的光伏电池阵列。电池组件的选择及组件功率的计算是光伏发电系统设计的重要内容。【知识目标】 1. 掌握光伏电池的发电原理及其种类。 2. 掌握光伏单体电池组件的参数及基本参数的测量方法。 3. 掌握光伏单体电池发电特性，掌握光伏电池串、并联特性。 4. 掌握光伏电池组件的参数和组件的选择，掌握光伏阵列容量的设计方法。 5. 掌握光伏阵列的安装方式及倾斜角的设计。 6. 掌握离网光伏发电系统和并网光伏发电系统组件容量的设计方法。【能力目标】 1. 能准确分析光伏发电原理，能识别光伏电池、组件类型。 2. 能根据光伏电池、组件参数，准确描述其特性，能用测量工具分析测试相关参数。 3. 能准确分析光伏电池、组件串、并联特性，准确分析热斑效应产生的原因及解决措施。 4. 能准确分析离网光伏发电系统和并网光伏发电系统组件容量设计方法。 5. 熟知光伏电站支架安装的类型，能准确分析各站点最佳倾斜角设置方法。【素质目标】 1. 树立正确的学习观，积极参与课前、课中、课后等教学活动。 2. 具有良好的逻辑思维能力，能正确分析光伏效应、光伏电池参数指标、光伏效率、光伏温度特性、热板效应等；能正确分析光伏电池阵列容量。 3. 树立大国工匠精神，严谨科学，能正确分析热板效应及其解决方法。 4. 树立节能环保意识，能正确分析各种类型光伏电池特性，以及光伏发电阵列支架安装方式和发电量影响。 2.1 光伏电池认知 2.1.1 光伏电池发电原理【任务说明】光伏电池又称太阳能电池或光电池，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照射到，瞬间就可形成电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏（Photovoltaic），简称光伏。本节主要学习光伏电池发电原理。【任务实施】（1）光传导现象当光照射在半导体上时，不纯物质中的电子被激励。由于带间激励，价电子带的电子被传导带激励而产生自由载流子，从而导致电气传导度增加的现象，称为光传导现象。图2-1为用能带图表示的带间激励引起光传导现象的示意图。光子能量hw大于禁止带宽度能量Eg时，由于带间迁移作用，价电子带中的电子被激励，产生电子空穴对，使电气传导度增加。图2-1 带间激励引起的光传导现象示意图（2）光伏效应当半导体内部静电场E存在时，光照射产生的电子空穴对向两侧运动，产生电荷载流子的分极作用，半导体两侧产生电位差，即为光伏效应（Photovoltaic Effect）。半导体内部静电场E存在的条件：形成P型半导体和N型半导体组成的半导体PN结。（3）光伏电池的发电原理太阳能光伏发电是利用光伏电池（类似于二极管的半导体器件）的光伏效应直接把太阳的辐射能转变为电能的一种发电方式。太阳能光伏发电的能量转换器就是光伏电池。当太阳光照射到由P、N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的光伏电池上时，其中一部分光线被反射，一部分光线被吸收，还有一部分光线透过电池片发散出去。被吸收的光线能激发被束缚的高能级状态下的电子，产生电子-空穴对。在PN结的内建电场作用下，电子、空穴相互运动（如图2-2所示），N区的空穴向P区运动，P区的电子向N区运动，使光伏电池的前电极有大量负电荷（电子）积累，而在电池的背电极有大量正电荷（空穴）积累。若在电池两端接上负载形成回路，负载上就有电流通过。当光线一直照射时，负载上将源源不断地有电流通过。图2-2 光伏发电原理示意图单片光伏电池就是一个薄片状的半导体PN结。标准光照条件下（大气质量AM1.5，光照强度1000W/m2，温度25℃），额定输出电压为0.48V。为了获得较高的输出电压和较大的功率，往往要把多片光伏电池串并连接在一起使用。光伏电池的输出功率是随机的，不同时间、不同地点、不同安装方式下，同一块光伏电池的输出功率是不同的。 2.1.2 光伏电池的种类【任务说明】目前地面光伏发电系统大量使用的是以硅为基底的硅光伏电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅光伏电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面，单晶硅和多晶硅光伏电池优于非晶硅光伏电池。本节主要学习各种光伏电池的特性及优缺点。【任务实施】光伏电池根据其使用材料的种类可以分成硅系光伏电池、化合物系光伏电池、有机半导体系光伏电池以及量子点光伏电池等，如图2-3所示。图2-3 光伏电池分类根据制造电池所使用材料的大小可以分为硅光伏电池和薄膜光伏电池。硅光伏电池即为晶体硅光伏电池，如多晶硅光伏电池和单晶硅光伏电池。薄膜光伏电池则包括多晶硅薄膜......