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控制器
光伏电池方阵 蓄电池组 直流负载 交流负载 太阳能光伏系统
2.2.2光伏系统的分类
太阳能光伏发电应用系统分为二大类:独立运行和并网运行两种方式。其中独立运行系统又分为:直流负载独立系统:交流负载独立系统。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价高;在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。
2.2.3光伏系统的应用
光伏技术已经走进了人们的生活的各个方面，它的应用领域十分广泛，并且发挥着越来越大的作用。光伏发电的各种应用包括: (1)太空领域:
光伏技术最早的应用领域就是在太空，它是作为人造卫星的电源。 (2)交通领域:
如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。 (3)通讯/通信领域:
太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS等。 (4)家庭灯具电源:
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如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。 (5)光伏电站:
IOKW～50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。 (6)太阳能建筑:
将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。
可见，光伏与建筑结合是未来光伏应用中最重要的领域之一，光伏电池己经能配合建筑物的外观或空间机能而结合成为一体，随着科学的不断进步，光伏组件的成本会很快下降，与光伏系统一体化的建筑会如雨后春笋般出现在我们身边。
2.3 国内外光伏发电技术的发展
在社会发展的历史长河中，人类有利用太阳能进行生产和生活已经具有很长一段历史，但是将太阳能作为一种新兴的能源和动力并加以利用仅有二百多年历史。在20世纪70年代，法国的工程师罗门.德.考克斯发明了第一台由太阳能驱动的发动机，掀开了人类利用太阳能崭新的一页。20世纪70年代，人们意识到了化石能源在未来必然消耗殆尽，并且在使用化石能源的过程中出现了许多的环境问题。为了解决在使用化石能源过程中出现的问题，人们开始寻找其它可以替代化石能源的新型能源。在这一时期，太阳能技术取得了巨大的进步。
美国政府在1973年制定了太阳光发电计划，1980年又将光伏发电列入公共电力计划，向光伏发电行业投入了大量的人力和物力。1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了发展太阳能技术的长远目标。1996年，在美国能源部的大力支持下，美国政府开始了一项“光伏建筑物计划”，总投资约20亿美兀。1997年，美国又率先发起“太阳能屋顶计划”。日本政府在1974年提出了“阳光计划”，开始发展太阳能技术。1994年，日本又提出“新阳光计划’，制定了发展太阳能技术的长期计划。日本政府相继颁布了一系列发展包括太阳能在内的可再生能源的法规，这一系列政策极大地推动了该国太阳能技术的发展。德国是最先倡导和发展太阳能的国家之一。在1990年，德国政府便提出了\太阳能屋顶计划”，在1998年又提出了“10万太阳能屋顶计划”，将光伏发电与建筑巧妙地结合起来。德国政府在2000年颁布的“可再生能源法”极大地促进了太阳能技术的发展，使德国的光伏发电市场从1999年的12MW增加到2003年的130MW，同时成本降低了20% 。
意大利、法国、瑞士、荷兰和西班牙都有促进光伏发电技术发展的相关计划，
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并投入大量的资金发展光伏发电技术，以促进其工业化。从世界范围内来讲，光伏发电已经完成初期开发和规模应用的发展，其应用范围几乎遍及所有用电领域。各国研究开发工作一直围绕着降低光伏发电成本，其中研究高效率的光伏电池和各种薄膜电池是研究的热点。澳大利亚新南威尔士大学研制的高效单晶硅光伏电池转换效率己高达22%，美国、日本和德国研制的光伏电池的效率也达到了22%。目前，多晶硅薄膜电池成为了世界关注的一个重要热点，其转换效率与过去相比有了很大的提高，其转换效率达20%。将光伏发电技术与建筑相结合是目前大规模利用光伏发电技术的主要研究热点，美国、日本和欧盟各国均投入大量资金进行这方面研究。除了在屋顶安装光伏电池外，现在已经研发出将光伏电池装在屋顶瓦片和光伏幕墙等产品。2001年以来，全世界光伏发电系统总装机容量的一半左右为各种类型的与建筑相结合的并网发电系统。
我国1958年开始研制光伏电池，并在1959年研究出了第一块有实用价值的光伏电池。1971年，光伏电池首次应用在卫星上作为科学实验卫星的电源，开始了光伏电池应用的研究。1973年，首次进行了利用光伏电池向灯浮标供电的试验，开始了光伏电池的地面应用。经过40多年的不懈努力，我国的光伏发电技术已经具有了一定的技术基础。1982年在甘肃榆中县建成国内第一座 1 OKW光伏电站，解决了20余户农民照明电。1989年至2001年在西藏建设了7座光伏电站，总功率达420KW 。 1992年，新疆巩留县城示范区全部采用太阳能光伏发电系统供电，解决了我国无电地区的用电问题。1998年，我国利用光伏电池作为光缆通信站的电源，该光伏发电系统的容量为1 OOKW。到2004年底，我国已经建成十几个光伏电池的专业生产厂，晶体硅光伏电池用硅片的年生产能力约为54MW晶体硅光伏电池的年生产能力约为57MW，非晶硅电池组件的年生产能力约为1 OMW，光伏电池组件的年生产能力在180MW以上。到2003年底，中国光伏发电的累计装机容量约为S SMW，其中农村家用光伏发电系统约为28MW，占
总装机容量的51%:通信及其他工业交通应用20MW，占总装机容量的36%:太阳能应用产品SMW，占总装机容量的9%,:并网发电2MW，占总装机容量的4% ，我们应该石‘到国内的光伏发电技术与国外还存在一定的差距。根据国家发改委和科技部提出的太阳能发展的总体目标，我国的光伏发电技术最主要的方向是不断地 提高光伏电池的转换效率，降低光伏发电系统的成本，为光伏发电系统的大规模应用奠定坚实的基础。在国家大型工程项目、推广计划和国际合作项目的推动下，我国的光伏发电技术将得到飞速的发展。与此同时，我国还大力推广光伏屋顶发电系统和并网型光伏发电系统。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年国内光伏发电系统总装机容量将达到1.8GW，到2050年将达到600GW。预计到2050年，我国光伏发电系统装机容量将占总装机容量的5%，将为我国的能源转型
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作出重大的贡献。
2.4光伏发电技术面临的问题
从总体上来讲，我国的光伏发电技术与国外发达国家相比还有较大的差距，主要存在以下问题.
（1）用十制造光伏电池的原材料紧缺。随着光伏发电技术的不断发展，硅材料已经出现较大的缺口。为了解决光伏电池原材料问题，应该扩大硅原材料的生产规模，提高生产能力。
（2）生产光伏电池的技术水平有待提高。目前我国生产的晶体硅光伏电池组件的光电转换效率在16%左右。目前的光伏电池组件封装工艺水平低，导致电池组件在使用过程中出现许多问题，影响电池组件的使用寿命。
（3）晶体硅光伏电池组件的生产成本较高。目前我国生产晶体硅光伏电池的成本高于国外同类、同质产品，在国际上的竞争力不强。
（4）我国制造光伏发电系统设备的相关技术还需要进一步提高。目前我国的光伏电池年产量占世界光伏电池年产量的50%，但是用十光伏电池生产的相关设备主要是依赖国外产品。
（5）我国的光伏发电系统控制器和逆变器等关键技术落后，产品的性能不高，可靠性低，与国外先进产品还有较大的差距，尤其是并网逆变器和智能控制器的性能与国外先进产品的性能差距更大。
第3章 太阳能电池
3.1太阳能电池的工作原理
太阳能电池的原理基十半导体的光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能降。在晶体中电子的数目总是与核电荷数相一致，所以p型硅和n型硅对外部来说是电中性的。如果将p型硅或n型硅放在阳光下照射，仅是被加热，外部看不出变化。尽管光的能量通过电子从化学键中被释放，由此产生电子一空穴对，但在很短的时间内(在微秒范围内)电子又被捕获，即电子和“空穴”“复合”。
当p型材料和n型材料相接，将在晶体中p型和n型材料之间形成界面，即p-n结。此时在界面层n型材料中的自由电子和P型材料中的空穴相对应。由十正负电荷之间的吸引力，在界面层附近n型材料中的电子扩散到P型材料中，并
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