半导体材料的电子学发电系统的组成与系统组成的特点

一、特点：

太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转化为电能的装置。太阳能电池是利用半导体材料的电子特性实现光伏转换的固体器件。在广大无电网地区，该设备可以轻松为用户提供照明和电力。一些发达国家也可以接入区域电网。并网实现互补。国内主要研发生产适用于无电地区家庭照明的小型太阳能发电系统。

二、系统的组成：

电力系统：太阳能电池组件和蓄电池。

控制保护系统：控制器和逆变器。

系统终端（负载）：用户的用电设备。

三、太阳能发电原理：

太阳能发电系统

太阳能电池和蓄电池构成系统的供电单元，因此蓄电池的性能直接影响系统的工作特性。

1）电池组：由于技术和材料原因，单个电池的发电量非常有限。实用的太阳能电池是由单个电池串并联组成的电池系统，称为电池模块（阵列）。单电池是硅晶体二极管。根据半导体材料的电子特性，当太阳光照射到由 P 型和 N 型两种不同导电类型的均质半导体材料组成的 PN 结上时太阳能发电原理，在一定条件下，太阳辐射被半导体材料吸收，产生非导带和价带中的平衡载流子，即电子和空穴。PN结势垒区有很强的内建静电场，所以电流密度J，在光照下可以形成短路电流Isc和开路电压Uoc。如果将电极引到内置电场的两侧并连接到负载上，理论上，由PN结形成的电路，连接电路和负载将流过“光生电流”，并且太阳能电池模块将实现向负载供电。P 输出。

（2）电能存储单元：太阳能电池产生的直流电首先进入蓄电池，电池的特性影响系统的工作效率和特性。电池技术非常成熟，但其容量取决于终端电力需求、日照时间（发电时间），因此电池的瓦时容量和安时容量由预定的连续不日照时间决定。

控制器

控制器的主要作用是使太阳能发电系统保持在发电的最大功率点附近，以获得最高的效率。充电控制通常采用脉宽调制技术，即PWM控制方式，使整个系统始终运行在最大功率点Pm附近的区域。放电控制主要是指在电池缺电或系统故障时切断开关，如电池开路或反接。目前，日立已经研发出一款“向日葵”控制器，可以同时跟踪控制点Pm和太阳运动的参数，将固定电池组件的效率提高约50%。

DC-AC逆变器

根据励磁方式，逆变器可分为自激振荡逆变器和其他励磁振荡逆变器。主要作用是将电池的直流电转化为交流电。通过全桥电路，SPWM处理器一般用于调制、滤波、升压等，为系统终端用户获得与照明负载频率f、额定电压UN等相匹配的正弦交流电.

太阳能发电系统的效率

在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池模块的光伏转换率、控制器效率、电池效率、逆变器效率和负载效率组成。但与太阳能电池技术相比太阳能发电原理，控制器、逆变器、照明负载等其他单元的技术和生产水平要成熟得多，目前系统的转换率只有17%左右。因此，提高电池组件的转化率，降低单位电能成本是太阳能发电产业化的重点和难点。自太阳能电池问世以来，晶体硅一直保持其作为主要材料的主导地位。现在，硅电池转换率的研究主要集中在增加能量吸收表面，如双面电池，以减少反射；使用吸杂技术减少半导体材料的复合；超薄细胞；完善理论，建立新模式；聚光电池等