隨著社會生產(chǎn)的日益發(fā)展，對能源的需求量不斷增長，全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)日益突出。傳統(tǒng)的能源，尤其是煤炭、石油、天然氣三大化石燃料更是有限，不合理地使用傳統(tǒng)能源，不僅使能源在21世紀(jì)內(nèi)瀕臨枯竭，產(chǎn)生能源危機(jī)，還會造成全球的環(huán)境問題。因此，新能源應(yīng)用正成為全球的熱點。太陽能作為一種清潔的可再生能源。太陽能開發(fā)利用的巨大潛力推動著太陽能光伏發(fā)電技術(shù)不斷向前發(fā)展。太陽能光伏發(fā)電作為可再生能源利用的重要組成部分得到了眾多**的大力扶持。20世紀(jì)70年代以來美國、德國、日本等國*陸續(xù)出臺相關(guān)政策加大太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度使得光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。根據(jù)歐盟聯(lián)合研究中心的預(yù)測到2030年太陽能光伏發(fā)電在總電力供應(yīng)中將達(dá)到10%以上，到2040年這一比例將達(dá)到20%以上，在不遠(yuǎn)的未來將成為能源供應(yīng)的主體。

光伏發(fā)電系統(tǒng)原理

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。太陽能電池發(fā)電的原理簡單來說是光生伏打效應(yīng)。當(dāng)太陽光（或其他光）照射到太陽能電池上時，電池吸收光能，產(chǎn)生光生電子－空穴對。在電池內(nèi)建電場作用下，光生電子和空穴被分離，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這*是“光生伏打效應(yīng)”。若在內(nèi)建電場的兩側(cè)引出電極并接上負(fù)載，則負(fù)載*有“光生電流”流出，從而獲得功率輸出。這樣，太陽的光能*直接變成了可以付諸實用的電能。

太陽能電池將光能轉(zhuǎn)換成電能的工作原理概括為如下3個主要過程：①太陽能電池吸收一定數(shù)量的光子后，半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子－空穴對，稱為“光生載流子”，兩者的電性相反，電子帶負(fù)電，空穴帶正電；②電性相反的光生載流子被半導(dǎo)體PN結(jié)所產(chǎn)生的靜電場分離開；③光生載流子電子和空穴分別被太陽能電池的正、負(fù)極所收集，并在外電路中產(chǎn)生電流，從而獲得電能。

太陽能光伏發(fā)電的運行方式

通過太陽能電池（又稱光伏電池）將太陽輻射轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)稱為太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)（又稱太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)）。其發(fā)電系統(tǒng)可以分為：獨立運行和并網(wǎng)運行兩種方式。

--太陽能獨立運行光伏系統(tǒng)

下圖為一獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池、阻塞二極管、調(diào)節(jié)控制器和蓄電池組成。

--太陽能電池方陣

太陽能電池組件是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，其光電轉(zhuǎn)換效率、各項參數(shù)指標(biāo)的優(yōu)劣直接代表了整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電性能。電池板尺寸大小的選擇服從太陽能光伏陣列造型由單體太陽能電池封裝成滿足一定電壓和功率的小組合，根據(jù)需要可由小組合構(gòu)成太陽能電池光伏發(fā)電系統(tǒng)方陣，太陽能電池方陣工作電壓一般為負(fù)載工作電壓的1.4倍。

--阻塞二極管

阻塞二極管的作用是避免太陽能方陣不發(fā)電或出現(xiàn)短路故障時蓄電池通過太陽能電池放電。它串聯(lián)在太陽能電池方陣電路中起單向?qū)ǖ淖饔谩?/span>

--儲能蓄電池組

太陽能電池方陣只有在光照射時才有功率輸，到晚上或陰雨天由于沒有光線不能輸出功率，平時將太陽能電池方陣有光時發(fā)的電能儲存起來，供晚上或雨天無光照時應(yīng)用，所以太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)要裝備儲能蓄電池。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的儲能蓄電池具體有兩個方面的作用：一是儲能；二是確定太陽能光伏發(fā)電方陣的工作點和起到一定鉗位和穩(wěn)定作用，不管方陣電壓隨光照如何變動，輸出電壓一定被鉗位在蓄電池電壓上。應(yīng)用*廣、數(shù)量*多的蓄電池是鉛酸蓄電池。

--調(diào)節(jié)控制器

調(diào)節(jié)控制器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件之一。其主要功能是防止方陣對蓄電池過充電或防止蓄電池對負(fù)載過放電。調(diào)節(jié)控制器又起到以下的作用：(1)當(dāng)蓄電池過充或過放時，可以報*或自動切斷電路，保護(hù)蓄電池。(2)接需要設(shè)置高精度的恒壓或恒流裝置。(3)當(dāng)蓄電池有故障時，可以自動切換接通備用蓄電池，以保證負(fù)載正常用電。(4)當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路時，可以自動斷開。(5)與交流電網(wǎng)同步以保證并網(wǎng)的可靠性。