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综述《电力电子》2007年2期
SurveyLecture

太阳能光伏发电发展现状与趋势
Photo-VoltaicPowerStateoftheArt&FutureTrends

清华大学蔡宣三
摘要:化石燃料(煤、油等)排放温室气体，是污染大气环境的主要原因。大量发展可再生能源可保护大气环境、并
在社会经济发展中起主要作用。清洁的可再生能源包括:水力和风力、太阳光伏和燃料电池、生物质能、海洋能等。
太阳能光伏(PhotoVoltaic)系统，将太阳光能转换为电能，技术上已较成熟。主要优点是:不排放有害气体、无
温室效应、无噪音、可靠、寿命长等，是一种清洁的可再生能源。主要应用于为城乡住宅、荒漠地区供电,也可联
网为工业供电。在无电或缺电地区，光伏和风力、微型透平发电可组成离网混合分布式电力系统。
本文简要介绍光伏发电系统的发展进程、国内外发展概况、电力电子技术在光伏系统中的应用等。
关键词:太阳能光伏发电光伏器件光伏屋顶联网
Abstract:Fossilfuelsaremajorcauseofenvironmentaldestructioninpollutions.Ithascreatedmuchneededmomentumfor
renewableenergies,suchashydro,wind,solar,geothermal,biomass,fuelcell(hydrogen),ocean,etc.PhotoVoltaic(PV)
turnsenergyproducedfromthesunlightintoelectricityassocalledsolarpowersource,whichisasustainablesource
ofenergy,enabling100%renewable,zeroemission£¬reliableandquietelectricityproduction.
Thehistoricalevolution,thestateoftheartanddevelopingtrends,andclassificationofthePhotoVoltaic(PV)power
technologiesarepresentedinthispaper.PowerelectronicsplayinganimportantroleintheutilizationofthesolarPV
lightenergiesarealsointroduced.
Keywords:SolarenergyPhotoVoltaic(PV)powerPVdevicePVroofOnqrid(gridconneotod)

1光伏器件电池的典型参数为:电压0.5V，短路电流20-40mA/cm2
太阳能发电有热发电和光伏发电两种。将太阳光辐射若干光伏电池串并联，可以形成光伏模块(PVmodule)
能通过光伏效应-直接转换为电能，称为太阳能光伏发电或称组件，若干光伏模块串并联，可以组成光伏板(PV
技术，是一种可再生的无污染的发电方式。光伏发电成panel)，输出较高的、满足用户需要的电压、电流。若干光
为一种改善人们生活条件、不破坏环境、受到人们欢迎的伏板按负载需要联结，排列成光伏阵列(PVarray)。它是
可再生能源。无需维护的大功率直流电源，电压从75V到600V(功率
光伏器件是太阳能光伏发电的基础，1839年Edmond从1到5kW)，或电压从300V到800V(功率从10kW
Becquerel发现了光伏效应。1954年美国Bell实验室G.到300kW以上)。
Pearson,D.Chapin和C.Fuller合作发明了PN结光伏电池制造光伏电池的商品化实用半导体材料主要是硅(产量
(PVCell)，是一种输出低电压的直流光电半导体器件，光伏占光伏电池的94%)，包括:
(1)单晶硅(Mono-CrystallineSi)
[注]本文根据作者在IEEE北京分会Fellow学术论坛现在0.2~0.3mm单晶硅光伏电池的光能/电能
(2006,8)讲演稿整理修改而成。
(Lighttoelectric)转换效率，实验室可做到24.7%，商

PowerElectronics|3
《电力电子》2007年2期综述
SurveyLecture

品电池可达15-18%[1]。模块售价3-4美元/pW(峰瓦)。图1(b)给出光伏电池的输出功率(随电压而变)特性，
(2)多晶硅(PolycrystallineSi);图1(b)的纵坐标是功率，即光伏电池输出电压与电流的乘
多晶硅商品电池的光/电转换效率为10-15%;积。由图1(b)可见，输出功率特性也与温度、光辐照强
(3)非晶硅(AmorphousSi或α