大家好!今天让小编来大家介绍下关于日本住宅光伏发电_请问设计制作一个太阳能发电系统,需要用到什么电路知识?的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
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1.日本住宅光伏发电2.请问设计制作一个太阳能发电系统,需要用到什么电路知识?
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1.日本爱蓝岛塔司恺俱乐部
“爱蓝塔司恺俱乐部”是高145.3米,有42层,可供409户居住的三栋连体式超高层公寓。在九州的商品楼房销售中,首次荣获由财团法人日本产业设计振兴会主办的“2008年优秀设计奖”(G标志)。
“爱蓝塔司恺俱乐部”为世界首创的新建筑技术,有三栋连体式超高层公寓的独特性,采用三洞连体式免震控振结构,同时针对高层化结构的共有空间所开创的空中走廊的设计。不但结构结实,同时作为避难通道,既可以保护人身安全,又缓解强风冲击。
所有住房采取了两面或者三面采光和超弹性墙壁结构,以及厨房食物碎渣处理机,净水系统,,三重保险安全系统,发送信息功能公寓系统等智能节能技术。
2.照叶小区
福冈爱蓝岛建设在福冈市的博多海湾填海而成的地盘,它的建造目标为:“与环境共存的现代城市”,设计理念为:“与绿色、水边、动物共享的丰富环境、与地球友好亲切的可持续发展的地区”。
小区采用全面的住宅节能技术,包括太阳能利用,风能自然能源利用、建筑保温隔热、屋顶绿化等技术,屋顶设置了太阳能热水系统,将水加热供给居民洗浴用。还有太阳能光伏发电系统,白天发出的多余电力通过市电并网技术卖给供电公司。小区几个主要路口设置了太阳能利用数据显示板,液晶数据显示“现在日照强度”、“取得的热量”、“相当灯油量”三个数据,小区推广BL优良住宅高效燃气热水器,比传统的产品能效高出15%,光这一项就可在全日本每年节省上百万吨燃油。
小区有收集屋顶雨水系统的储存罐。两个储存罐单体容量为40立方米,放置于一楼的端头的一个建筑面积约为40平方米的开放式房间内,房间干净整洁,闻不到任何异味。同时小区还利用技术实行家庭洗浴水的回用,两个小区都有浴池水回用于洗衣的装置。
3.日本都市再生机构
日本都市再生机构(简称UR)隶属于现在的国土交通省。该机构有两大任务,1.进行住宅建筑技术的研究、开发、实验2.建设由国家财政补贴的“公团住宅”,向中低收入家庭出租并管理。
UR东京住宅技术研究所拥有可组装可装卸可移动的住宅部品,如橱柜、地板等,工厂化生产出来的部品较好地实现了建筑居住空间的功能和最大限度地满足了使用者灵活的需求,也较少了由于各种原因导致的家具更换、平面变动带来的材料的浪费。另外东京UR住宅技术研究所将会展现他们的专项技术研究。
在UR东京都市住宅技术研究所的生态院的试验园内可以看到各种绿化技术的试验与应用。在生态方面主要有生态水池、透水性、保水性地面铺装等技术实验装置与设施东京都市住宅技术研究所的屋顶上,整个屋顶的绿化和介绍屋顶绿化工艺的宣传板,还有显示无绿化的裸露混凝土屋面温度和绿化屋面温度的液晶显示板。
4.广尾高级住宅
广尾是东京都最受追捧的住址之一。位于麻布区以西,广尾邻近东京的主要商业中心区,如赤坂、六本木和银座等,其方便的地点令广尾深受商界高层主管欢迎。在这里有许多配合外籍人士需要的设施,如麻布超级市场和红十字会医院等。另一个特点是邻近广尾的国际学校,如圣心国际学校就是其中一个许多富裕的家庭选择住在这里的原因。广尾高级住宅总户数:474户,用地面积:19516.42m2。高层部分可以眺望日本名山-富士山,高级社区配有专职警卫把守。
5.松下电工精装住宅样板间
日本松下电工集团是世界上唯一能向客户提供住宅综合商品的公司,他们深入研究世界上最先进的生活方式,并通过自身的科技力量改善人类的居住环境,满意人们的不同需求,给人们带来健康、恬静、快乐的生活。时尚、柔美的生活环境,人性化的设计,多样化的功能是他们对住宅的最新诠释。
6.博多运河城
博多运河城(CANAL CITY )是日本福冈规模最大,开发最成功的开发商福冈地所开发建设的,项目开发周期三年,于1996年4月开业。总建筑面积约234,500平方米,总开发费用约800亿日元。博多运河城是日本最成功的大型商业中心之一,是体现了日本策划与美国设计完美结合的成功案例,它开创了日本综合SHOPPING MALL的全新理念和业态,带动了福冈以及整个日本的购物中心,对日本的大型综合商业设施的开发提供了里程碑式的借鉴模版。
以博多一体化以及形成福冈市21世纪城市新轴线为目的,以追求物美价廉及娱乐性相结合为主题,是富有休闲与娱乐功能的大型综合性商业设施。将河流引入城区,将柔软的水体与坚硬的建筑连成一体,既在形态上给人以变化,又在心理上给人以放松。每年举行1800多次免费活动,烘托了运河城的娱乐氛围。运河城的设计没有采用追求建筑物本身形态美的手法,而是重视在建筑物之间的衔接处人们如何行动以及建筑物与城市之间的关系。
在商业布局的营造上,运河城首先突出了运河的特色,它以南北流向的人工运河为中心,集中设置游艺、商店、餐饮、**院、音乐厅以及饭店,由于运河城周边是曲线道路,设计师将所有沿街立面处理成与道路一致的弧线,在增加空间与面积的同时最大限度地保持了与地块周边的和谐。
1、竖向动线:内部空间的营造设计上,反映了开发商与设计师超前的理念与创造性。
2、横向动线:每个建筑都是相通的,这种联系有的是通过空中走廊,有的是通过桥梁,有的则是两个不同功能的建筑嵌入在一起,自费修建的天桥通向地铁和老商业区。
博多运河城从1996年4月20日开业以来,来访人数1640万/年。客流量仍平均每天维持在3万人左右,到节假日则多达6万人。现在它已成为福冈市的标志性区域,甚至日本的一个旅游景点。
7.登别温泉
登别温泉是日本代表性的温泉区。登别温泉种类繁多,有11种水质的温泉水。它们分别是硫化水泉、食盐泉、酸性泉、盐类硫磺泉、铁泉、芒硝泉、石膏泉、苦味泉、单纯泉等,可以用来治疗高血压、皮肤病、神经衰弱等,很有疗效。泉水非常丰富,温度适宜,在45-92度不等。就算没有病痛,在温泉水中一浸,也能令人疲倦全消。温泉四面环山,温泉街就在细长倾斜的斜坡上。沿街有大饭店和小巧的日式旅馆。登别国际观光会馆号称世界第一大浴室。在长约90米宽约20米的浴室中,有十几个大小不一的温泉池,各池的温度都不一样。
从登别温泉街步行几分钟就到达地狱谷,地狱谷是登别温泉的泉源,也是登别温泉最著名的景点。地狱谷是一个火山喷发的遗址,不断从地下喷出的浓厚硫黄味气体,以及滚滚冒出热水和水蒸气,都让你觉得仿佛身入阿鼻地狱。
8.东京松下低碳馆
通风的生活方式:采用自然换气和机械换气相结合的混合方式。在起居室里设置的 "呼吸通道S塔",在夏天从地板下面吸取凉爽的空气, 而在冬天则吸取温暖的空气, 实现有效的节能换气。
享受光的生活方式:通过一台起居室光线控制器, 就能够将多种光源调节为最合适的亮度。而且, 通过将太阳光采纳到天花板和墙壁上的方式使人感觉室内很明亮, 使得在保持舒适程度的同时又能够节约因照明所产生的电力消费。
亲水的生活方式:使用较少的水来进行洗衣和烘干。通过将洗衣槽设计为倾斜式, 大幅度地减少洗衣时所使用的水量。它利用热泵技术, 迅速地将衣物烘干, 是一种能够减少电费, 经过环保设计的洗衣烘干一体机。有机玻璃类材料技术,这种新材料用于厕所以及浴缸等用水设备, 是一种不容易被磨损的, 手感很好的材料。能够长期保持清洁, 从而减少清扫的次数, 节约用水。这是一种既追求舒适愉快又讲究环境保护的新技术。
不浪费热量的方式:Panasonic所开发的真空绝热材料U-Vacua进一步提高了绝热性能, 为节能做出很大的贡献。通过这种节能技术, 能够收集分散在大自然中的热量, 并且转移这些热量, 加以有效利用。这种技术运用在电冰箱, 空调机, 洗衣烘干机以及热水器等产品上。它能够降低电力消耗, 削减电费和煤气费。
创造能源的方式:这是一种通过转换太阳的光能而创造出电能的发电方式。
因为不使用石油等化石燃料, 所以在发电时不产生CO2。
请问设计制作一个太阳能发电系统,需要用到什么电路知识?
术语“光生伏打”(Photovoltaics)来源于希腊语,意思是光、伏特和电气的,来源于意大利物理学家亚历山德罗·伏特的名字,在亚历山德罗·伏特以后“伏特”便作为电压的单位使用。
以太阳能发展的历史来说,光照射到材料上所引起的“光起电力”行为,早在19世纪的时候就已经发现了。
1849年术语“光-伏”(photo-voltaic)才出现在英语中,意指由光产生电动势,即光产生伏特。
1839年,光生伏特效应第一次由法国物理学家A.E.Becquerel发现。
1883年第一块太阳电池由Charles Fritts制备成功。Charles用硒半导体上覆上一层极薄的金层形成半导体金属结,器件只有1%的效率。
到了1930年代,照相机的曝光计广泛地使用光起电力行为原理。
1946年Russell Ohl申请了现代太阳电池的制造专利。
到了1950年代,随着半导体物理性质的逐渐了解,以及加工技术的进步,1954年当美国的贝尔实验室在用半导体做实验发现在硅中掺入一定量的杂质后对光更加敏感这一现象后,第一个有实际应用价值的太阳能电池于1954年诞生在贝尔实验室。太阳电池技术的时代终于到来。
1960年代开始,美国发射的人造卫星就已经利用太阳能电池做为能量的来源。
1970年代能源危机时,让世界各国察觉到能源开发的重要性。1973年发生了石油危机,人们开始把太阳能电池的应用转移到一般的民生用途上。
在美国、日本和以色列等国家,已经大量使用太阳能装置,更朝商业化的目标前进。
在这些国家中,美国于1983年在加州建立世界上最大的太阳能电厂,它的发电量可以高达16百万瓦特。南非、博茨瓦纳、纳米比亚和非洲南部的其他国家也设立专案,鼓励偏远的乡村地区安装低成本的太阳能电池发电系统。
而推行太阳能发电最积极的国家首推日本。1994年日本实施补助奖励办法,推广每户3,000瓦特的“市电并联型太阳光电能系统”。在第一年,政府补助49%的经费,以后的补助再逐年递减。“市电并联型太阳光电能系统”是在日照充足的时候,由太阳能电池提供电能给自家的负载用,若有多余的电力则另行储存。当发电量不足或者不发电的时候,所需要的电力再由电力公司提供。
到了1996年,日本有2,600户装置太阳能发电系统,装设总容量已经有8百万瓦特。一年后,已经有9,400户装置,装设的总容量也达到了32百万瓦特。
在中国,太阳能发电产业亦得到政府的大力鼓励和资助。2009年3月,财政部宣布拟对太阳能光电建筑等大型太阳能工程进行补贴。
利用太阳能发电有两大类型,一类是太阳光发电(亦称太阳能光发电),另一类是太阳热发电(亦称太阳能热发电)。
太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式,在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。
太阳能热发电是先将太阳能转化为热能,再将热能转化成电能,它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能,如半导体或金属材料的温差发电,真空器件中的热电子和热电离子发电,碱金属热电转换,以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机(如汽轮机)带动发电机发电,与常规热力发电类似,只不过是其热能不是来自燃料,而是来自太阳能。
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人们需要太阳能
现有能源
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。现有电力能源的来源主要有3种,即火电、水电和核电。
火电的缺点
火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少,正面临着枯竭的危险。据估计,全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物,因此会导致温室效应和酸雨,恶化地球环境。
水电的缺点
水电要淹没大量土地,有可能导致生态环境破坏,而且大型水库一旦塌崩,后果将不堪设想。另外,一个国家的水力资源也是有限的,而且还要受季节的影响。太阳能屋顶发电站
核电的缺点
核电在正常情况下固然是干净的,但万一发生核泄漏,后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故,已使900万人受到了不同程度的损害,而且这一影响并未终止。
太阳能满足新能源的条件
陕西清立新能源: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。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。
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太阳能发电是最理想的新能源
照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费。可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净,不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。
从太阳能获得电力,需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同,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。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。
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,太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。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。
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。
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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别进行发电,而且要联接到供电网络上,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。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律,保证进行太阳能发电的家庭利益,鼓励家庭进行太阳能发电。
日本已于1992年4月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网,已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。日本通产省从1994年开始以个人住宅为对象,实行对购买太阳能发电设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有1000户家庭、2000年时有7万户家庭装上太阳能发电设备。[1]
据日本有关部门估计日本2100万户个人住宅中如果有80%装上太阳能发电设备,便可满足全国总电力需要的14%,如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电,则太阳能发电将占全国电力的30%-40%。当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。为了满足一般家庭电力需要的3千瓦发电系统,需600万至700万日元,还未包括安装的工钱。有关专家认为,至少要降到100万到200万日元时,太阳能发电才能够真正普及。降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。
不久前,美国德州仪器公司和SCE公司宣布,它们开发出一种新的太阳电池,每一单元是直径不到1毫米的小珠,它们密密麻麻规则地分布在柔软的铝箔上,就像许多蚕卵紧贴在纸上一样。在大约50平方厘米的面积上便分布有1,700个这样的单元。这种新电池的特点是,虽然变换效率只有8%—10%,但价格便宜。而且铝箔底衬柔软结实,可以像布帛一样随意折叠且经久耐用,挂在向阳处便可发电,非常方便。据称,使用这种新太阳电池,每瓦发电能力的设备只要1.5至2美元,而且每发一度电的费用也可降到14美分左右,完全可以同普通电厂产生的电力相竞争。每个家庭将这种电池挂在向阳的屋顶、墙壁上,每年就可获得一二千度的电力。
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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。据测算,到2000年、2050年、2100年,即使全用太阳能发电供给全球能源,占地也不过为65.11万平方公里、186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积2.3%或全部沙漠的51.4%,甚至才是撒哈拉沙漠的91.5%。因此这一方案是有可能实现的。
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。
随着我国技术的发展,在2006年,中国有三家企业进入了全球前十名,标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一,世界上太阳能光伏的广泛应用,导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨,我们需要将技术推广的同时,必须采用新的技术,以便大幅度降低成本,为这一新能源的长远发展提供原动力!
太阳能的使用主要分为几个方面:家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等,现在主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。
世界目前已有近200家公司生产太阳能电池,但生产设备厂主要在日企之手。
近年韩国三星、LG都表示了积极参与的愿望,中国海峡两岸同样十分热心。据报道,我国台湾2008年结晶硅太阳能电池生产能力达2.2GW,以后将以每年1Gw生产能力扩大,当年并开始生产薄膜太阳能电池,今年将大力增强,台湾期待向欧洲“太阳能电池大国”看齐。2010年各国及地区有1GW以上生产计划的太阳能电池厂商有日本Sharp,德国Q—Cells,Scho~Solar,拐5威RWESolar,中国SuntechPower等5家公司,其余7家500MW以上生产能力的公司。
近年世界太阳能电池市场高歌猛进,一片大好,但百年不遇的金融风暴带来的经济危机,同样是压在太阳能电池市场头上的一片乌云,主要企业如德国Q—Cells的业绩应声下调,预年今年世界太阳电地市场也会因需求疲软、石油价格下降而竞争力反提升等不利因素而下挫。但与此同时,人们也看到美国.奥巴马上台后即将施行GreenNewDeal政策,包括其内的绿色能源计划可有1500亿美元的补助资金,日本也将推行补助金制度来继续普及太阳能电池的应用。
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太阳能电池发电原理
太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。吉光光电当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。
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晶体硅太阳能电池的制作过程
储量丰富的硅
“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维。20世纪末,我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用,晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。
生产过程
生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程b、拉棒过程c、切片过程d、制电池过程e、封装过程。
以单晶硅为例,其生产过程可分为:工序一,硅片清洗制绒
目的——表面处理:
清除表面油污和金属杂质;
去除硅片表面的切割损坏层;
在硅片表面制作绒面,形成减反射织构,降低表面反射率;利用Si在稀NaOH溶液中的各向异性腐蚀,在硅片表面形成3-6微米的金字塔结构,这样光照在硅片表面便会经过多次反射和折射,增加了对光的吸收;
工序二,扩散
硅片的单/双面液态源磷扩散,制作N型发射极区,以形成光电转换的基本结构:PN结。
POCl3液态分子在N2载气的携带下进入炉管,在高温下经过一系列化学反应磷原子被置换,并扩散进入硅片表面,激活形成N型掺杂,与P型衬底形成PN结。主要的化学反应式如下:POCl3+O2→P2O5+Cl2P2O5+Si→SiO2+P
工序三,等离子刻边
去除扩散后硅片周边形成的短路环;工序四,去除磷硅玻璃
去除硅片表面氧化层及扩散时形成的磷硅玻璃(磷硅玻璃是指掺有P2O5的SiO2层)。
工序五,PECVD
目的——减反射+钝化:
PECVD即等离子体增强化学气相淀积设备,PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition;
制作减少硅片表面反射的SiN薄膜(~80nm);
SiN薄膜中含有大量的氢离子,氢离子注入到硅片中,达到表面钝化和体钝化的目的,有效降低了载流子的复合,提高了电池的短路电流和开路电压。
工艺原理:
硅烷与氨气反应生成SiN淀积在硅片表面形成减反射膜。
利用高频电源辉光放电产生等离子体对化学气相沉积过程施加影响的技术。由于等离子体存在,促进气体分子的分解、化合、激发和电离,促进反应活性基团的生成,从而降低沉积温度。PECVD在200℃~500℃范围内成膜,远小于其它CVD在700℃~950℃范围内成膜。
反应过程中有大量的氢离子注入到硅片中,使硅片中悬挂键饱和、缺陷失去活性,达到表面钝化和体钝化的目的。
工序六,丝网印刷
用丝网印刷的方法,完成背场、背电极、正栅线电极的制作,已引出产生的光生电流;
工艺原理:
给硅片表面印刷一定图形的银浆或铝浆,通过烧结后形成欧姆接触,使电流有效输出;
正面电极用Ag金属浆料,通常印成栅线状,在实现良好接触的同时使光线有较高的透过率;
背面通常用Al金属浆料印满整个背面,一是为了克服由于电池串联而引起的电阻,二是减少背面的复合;
工序七,烘干和烧结
目的及工作原理:
烘干金属浆料,并将其中的添加料挥发(前3个区);
在背面形成铝硅合金和银铝合金,以制作良好的背接触(中间3个区);
铝硅合金过程实际上是一个对硅进行P掺杂的过程,需加热到铝硅共熔点(577℃)以上。经过合金化后,随着温度的下降,液
相中的硅将重新凝固出来,形成含有少量铝的结晶层,它补偿了N层中的施主杂质,从而得到以铝为受主杂质的P层,达到了消除背结的目的。
在正面形成银硅合金,以良好的接触和遮光率;
Ag浆料中的玻璃添加料在高温(~700度)下烧穿SiN膜,使得Ag金属接触硅片表面,在银硅共熔点(760度)以上进行合金化。
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聚光太阳能发电
聚光太阳能发电(ConcentratingSolarPower)简称CSP,准确地说应该是“聚光太阳能热发电”。
聚光太阳能发电的先行者是美国的吉尔伯特·科恩,在美国内华达州建造极具规模的聚光太阳能发电站,已经成功地为拉斯维加斯供应22兆瓦的电力能源。
聚光太阳能发电继风能、光电池之后,已经开始崭露头角,有望成为解决能源匮乏、应对气候变暖的有效技术手段。
基本原理:聚光太阳能发电使用抛物镜将光线聚集到充有合成油的吸热管上,再将加热到约400摄氏度的合成油输送到热交换器里,将热量通过此加热循环水,将水加热,产生水蒸气,推动涡轮转动使发电机运转,以此来发电。
聚光太阳能发电与太阳能电池不同,太阳能电池使用太阳电池板将太阳能直接变成电能,可以在阴天操作,CSP一般只能够在阳光充足、天气晴朗的地方进行。
不过,即使在没有太阳的夜晚,采用熔融盐储存热量的方法,现在也能解决全天候的供电问题了。
国际能源署(IEA)下属的SolarPACES、欧洲太阳能热能发电协会(ESTELA)和绿色和平组织的预测则较为温和,认为CSP到2030年在全球能源供应份额中将占3%-3.6%,到2050年占8%-11.8%,这意味着到2050年CSP装机容量将达到830GW,每年新增41GW。在未来5-10年内累计年增长率将达到17%-27%。
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太阳能电池的应用
通信卫星供电
上世纪60年代,科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电,上世纪末,在人类不断自我反省的过程中,对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切,不仅在空间应用,在众多领域中也大显身手。如:太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵(饮水或灌溉)、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家,将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。
离网发电系统
太阳能发电[1]控制器(光伏控制器和风光互补控制器)对所发的电能进行调节和控制,一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载,另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存,当所发的电不能满足负载需要时,控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后,控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时,控制器要控制蓄电池不被过放电,保护蓄电池。控制器的性能不好时,对蓄电池的使用寿命影响很大,并最终影响系统的可靠性。
蓄电池组的任务是贮能,以便在夜间或阴雨天保证负载用电。
逆变器负责把直流电转换为交流电,供交流负荷使用。逆变器是光伏风力发电系统的核心部件。由于使用地区相对落后、偏僻,维护困难,为了提高光伏风力发电系统的整体性能,保证电站的长期稳定运行,对逆变器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源发电成本较高,逆变器的高效运行也显得非常重要。
产品包括:A、光伏组件B、风机C、控制器D、蓄电池组E、逆变器F、风力/光伏发电控制与逆变器一体化电源。
并网发电系统
上海力友电气有限公司的可再生能源并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能,通过并网逆变器[2]直接反向馈入电网的发电系统。
因为直接将电能输入电网,免除配置蓄电池,省掉了蓄电池储能和释放的过程,可以充分利用可再生能源所发出的电力,减小能量损耗,降低系统成本。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为本地交流负载的电源,降低整个系统的负载缺电率。同时,可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。网发电系统是太阳能风力发电的发展方向,代表了21世纪最具吸引力的能源利用技术。
产品包括:A、光伏并网逆变器B、小型风力机并网逆变器C、大型风机变流器(双馈变流器,全功率变流器)
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太阳能发电技术原理
现在,太阳能的利用还不是很普及,利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题,但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369w/_。地球赤道的周长为40000km,从而可计算出,地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2,地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/_,相当于有102000TW的能量,人类依赖这些能量维持生存,其中包括所有其他形式的可再生能源(地热能资源除外),虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,但太阳能的能量密度低,而且它因地而异,因时而变,这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。