太阳能转化、利用与存储技术 课件 第二章 光伏发电概述

第2章

光伏发电概述CONTENTS目录太阳辐射基本知识PART

01光伏发电原理PART

02光伏发电分类及组成PART

03太阳辐射基本知识Part.01太阳辐射基本知识01太阳是太阳系的中心天体，占有太阳系总体质量的99.86%。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等，都围绕着太阳公转，而太阳则围绕着银河系的中心公转。太阳是银河系2000亿星球中的一员，是距地球最近的一颗恒星，太阳是唯一自己发光的天体，它几乎是炽热的等离子体与磁场交织着的一个理想球体，万物生长靠太阳，没有太阳，地球上就不会有生命。太阳辐射基本知识011.太阳的基本物理参数太阳内部中心区域产生的能量要经过5000万年才能到达太阳表面，地球每年都要从太阳吸收9.4×1010MW能量。太阳直径约是1.392×106km，直径约是地球的109倍；体积约是130万倍；质量约是2×1030千克，约是地球的3.3×105倍。离地球平均距离为1.496×108km。从化学组成来看，组成太阳的物质大多是些普通的气体，其中氢约占71.3%，氦约占27%，其他元素占2%。太阳是处于高温高压下的一个大火球，采用核聚变的方式向太空释放光和热。太阳基本常识太阳辐射基本知识01太阳基本常识2.太阳的结构太阳结构分为内部结构和大气结构两大部分。太阳的内部结构由内到外可分为核反应层、辐射层、对流层3个部分，大气结构由内到外可分为光球、色球、和日冕3层。我们平常看到的太阳表面，是太阳大气的最底层（光球层），温度约是6000℃。太阳结构如图左。（1）核反应区：半径约为太阳半径的1/4，核聚变反应处，太阳能源所在地。温度高达1.5×107K，压力约为2.5×1016Pa，密度约为1.5×105kg/m3。核反应区产生的能量占太阳产生总能量的99%，温度和密度都随着与太阳中心距离的增加而迅速下降。太阳辐射基本知识012.太阳的结构（2）辐射层：0.25~0.8个太阳半径区，温度约为7×106K，密度下降为79kg/m3。核反应区产生的高能射线逐渐变为可见光和其它形式的辐射向外传输。（3）对流层：0.8~1个太阳半径区，物质处于剧烈上下对流，对流产生的低频声波可传输到外层大气。（4）光球层：厚度约为500km，温度梯度较大、表面温度约6000℃，是太阳的平均有效温度，太阳的全部光能几乎都从光球层发出，对地球气候和生态影响较大。（5）色球层：光球层以外，厚度约为2000km。（6）日冕：色球层外，是伸入太空的银白色日冕，由各种微粒构成。太阳基本常识太阳辐射基本知识011.光的本质：光具有波粒二象性，波动的性质如干涉、偏振等粒子的性质，如光电效应等。既可以认为光是一种电磁波,也可以将其看作一种能量。通常所说的“光”,指可见光,有时也包括红外线和紫外线。光波：光学区域包括红外线、可见光和紫外线。太阳光与光谱太阳辐射基本知识012.光谱定义：复合光借助于分光元件色散成单色光,按波长顺序排列成一个谱带,称为光谱。在电磁波谱中红外线、可见光和紫外线,称为光学光谱,简称光谱,它是物质外层电子的跃迁所发射的电磁波。3.光谱的分类：按光谱的产生机理分为发射光谱、吸收光谱、散射光谱。发射光谱：物质的粒子吸收能量被激发至高能态后,瞬间返回基态或低能态所得到的光谱。吸收光谱则是物质吸收辐射能,由低能级(一般为基态)过渡到高能级(激发态),是入射辐射能减小所得到的光谱。太阳光谱属于吸收光谱，处于基态和低激发态的原子或分子吸收具有连续分布的某些波长的光而跃迁到各激发态，形成了按波长排列的暗线或暗带组成的光谱。散射光谱是物质对辐射能选择地散射得到的,不仅改变相射传播方向,而且还能使辐射波长发生变化。太阳光与光谱太阳辐射基本知识013.光谱的分类：按光谱的形状分为线状光谱、带状光谱(光谱带)、连续光谱。按电磁辐射分为原子光谱、分子光谱、X射线能谱和γ射线能谱。线状光谱：物质中的原子和离子以气态的形式存在，它们接收能量以后,辐射出不连续的明亮线条称为线状光谱。带状光谱：由分子受激发振动而产生的明亮光带和暗区组成的光谱。连续光谱：由灼烧的固体热辐射而产生的从短波到长波的光谱。太阳光谱是带有吸收线的连续光谱（色彩缤纷的世界表明太阳光谱是各种色彩都有的连续谱，光谱中的暗线是由于太阳大气中的原子将某些特定波长的色光吸收掉了出现的）原子光谱是通常所说的发射光谱、是线状光谱，太阳光谱是高温物体发出的连续光谱。太阳光谱包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等范围。太阳光与光谱太阳辐射基本知识014.太阳光谱能量分布：太阳辐射光谱主要波长范围为0.15~4μm,而地面和大气辐射的主要波长范围为3~20μm。在气象学中,根据波长的不同,常把太阳辐射称为短波辐射,而把地面和大气辐射称为长波辐射。太阳辐射绝大部分能量集中在0.15~4μm之间,占总能量的99%以上。可见光(0.38~0.78μm)约占太阳辐射总能量的50%,红外线(>0.78μm)约占43%,紫外线(<0.38μm)约占7%，辐照度最大值对应的波长是0.475μm，属于蓝色光。太阳光与光谱太阳辐射基本知识011.赤纬角（δ）又称太阳赤纬,是地球绕太阳运行造成的现象,是太阳中心和地心连线与赤道平面的夹角。赤纬角以年为周期随时间变化而变化,赤纬角随季节在南纬23°27′(-23.45°)与北纬23°27′(23.45°)之间来回变动,规定以北纬为正值。北半球,6月22日前后赤纬角达到最大值23.45°,为夏至；随后赤纬角逐渐减少,至9月23日前后等于零时，为秋分；至12月22日前后,赤纬角减至最小-23.45°，为冬至；至3月21日前后,赤纬角回到零时为春分。赤纬角δ计算式如右所示，其中n为日期序号,如当日期为1月1日,n=1；2月1日，n=32；3月22日(春分日),n=81。太阳与地球太阳辐射基本知识012.太阳时角（ω）太阳时角是指日面中心的时角,从观测点天球子午圈沿天赤道量至太阳所在时圈的角距离。在地球上,同一经度不同纬度,同一时刻太阳对应的时角是相同的。单位时间地球自转的角度定义为时角ω,规定正午时角为0,上午时角为负值,下午时角为正值。地球自转一周360°,对应的时间为24h,每小时相应的时角为15°。TT：真太阳时,单位为(h)CT：地方标准时,单位为(h),在我国即北京时;EQ：时差值,在我国区域可通过查表求得,并将表中的分钟数值，转换为小时;LC：经度订正值,单位为(h),在我国区域,计算公式：太阳与地球太阳辐射基本知识01太阳与地球时差EQ表

单位为min注:用月份、日期查表,闰年1月、2月与平年同,从3月1日开始查闰年一行。太阳辐射基本知识013.太阳高度角（h）h是从观测者所在地和太阳中心的连线与地平面所夹的角度，高度角随地理位置、日期、时间变化而变化。h在一年的冬至日最小，在光伏电站设计中,需特别关注光伏电站所在地区冬至日9:00与15:00的h,以确保光伏电站在全年能被太阳光照射。天顶角是高度角的余角,当太阳的高度角为90°时,太阳位于天顶,此时太阳的天顶角为0°。太阳与地球sinh=sinϕsinδ+cosϕcosδcosωϕ为观测点地理纬度δ为观测时刻的赤纬角ω为观测时刻的太阳时角正午时,ω=0°,cosω=1,式子简化为sinh=sinϕsinδ+cosϕcosδ=cos(ϕ-δ)

=sin[90°±(ϕ-δ)]太阳在天顶以南,即ϕ>δ,h=90°-ϕ+δ;太阳在天顶以北,即ϕ<δ,h=90°+ϕ-δ;冬至与夏至日,太阳在天顶,则h=δ,h=90°太阳辐射基本知识014.太阳方位角（α）α是太阳光线在水平面上的投影和当地子午线正南方的夹角，正南方位时α等于0,正南以西时α大于0;正南以东时α小于0,变化范围为±180°。5.日照时间（TT）太阳在地平面日出、日落瞬间,太阳高度角为0,不考虑地表曲率和大气折射影响,日出日落时角表达式如右：太阳与地球ω1(<0)为日出时太阳时角，ω2(>0)为日落时太阳时角,其中-ω1=ω2，ω=±arccos(-tanϕ·tanδ),将日出日落时角表达式代入可得：太阳辐射基本知识01太阳辐射包括直接辐射和漫射辐射。直接辐射：被地球表面接收到、方向不变的太阳辐射。漫射辐射：指经大气吸收、散射或经地面反射已改变方向的辐射，包括由太阳辐射经大气吸收、散射后间接到达的天空辐射,以及由地面物体吸收或反射的地面辐射。太阳辐射通过大气层到达地球表面过程中,不断地与大气中的空气分子、水蒸气分子、臭氧分子、及尘埃等作用，受到反射、吸收和散射,到达地面的太阳辐射发生了显著的衰减,其光谱分布也发生了一定的变化。太阳辐射中的x射线及其他波长更短的辐射,在电离层就被氮、氧及其他大气分子强烈地吸收而不能到达地面;紫外线被臭氧分子所吸收；可见光由于大气分子、水蒸气分子及尘埃和烟雾的强烈散射引起衰减；近红外主要是水蒸气分子的选择性吸收引起衰减。太阳辐射太阳辐射基本知识01波长超过2.5μm的远红外辐射在大气层上的边界处的辐照度已经相当低,再加上二氧化碳分子和水蒸气分子的强烈吸收,所以到达地面上的辐照度是微乎其微了。在地面上利用太阳能，考虑波长在0.28~2.5μm范围内的太阳辐射即可。一般而言,太阳辐射中约有43%因反射和散射而折回宇宙空间,另有14%被大气所吸收,只有43%能够到达地面。太阳辐射太阳辐射基本知识011.太阳辐射能的相关概念（1）直接辐射:从日面及周围一小立体角内发出的辐射,直接辐射是由视场角约为5°的仪器测定的,而日面本身的视场角约为0.5°,它包括日面周围的部分散射辐射,即环日辐射。（2）法向直接辐射:与太阳光线垂直的平面上接收到的直接辐射。直接辐射与法向直接辐射的数值相同,区别在于直接辐射是从太阳出射的角度来定义,法向直接辐射则是从地面入射的角度来定义。（3）水平面直接辐射:水平面上接收到的直接辐射。（4）散射辐射:太阳辐射被空气分子、云和空气中的各种微粒分散成无方向性的,但不改变其单色组成的辐射。（5）水平面总辐射:水平面从上方2π立体角(半球)范围内接收到的直接辐射和散射辐射之和。太阳辐射太阳辐射基本知识011.太阳辐射能的相关概念(6)地外太阳辐射：地球大气层外的太阳辐射。(7)辐照度：物体在单位时间、单位面积上接收到的辐射能，单位为W/m2。(8)

辐照量(曝辐量)：给定时间段内辐照度的积分总量,单位为MJ/m2或kW·h/m2。(9)

法向直接辐照度：与太阳光线垂直的平面上的单位时间、单位面积上接收到的直接辐射能。(10)法向直接辐照量：给定时间段内法向直接辐照度的积分总量。(11)水平面直接辐照度：水平面上单位时间、单位面积上接收到的直接辐射能。(12)水平面直接辐照量:在给定时间段内水平面直接辐照度的积分总量。(13)水平面散射辐照度:水平面从上方2π立体角(半球)范围内单位时间、单位面积上接收到的散射辐射能。(14)水平面散射辐照量:在给定时间段内水平面散射辐照度的积分总量。太阳辐射太阳辐射基本知识011.太阳辐射能的相关概念(15)水平面总辐照度:水平面从上方2π立体角(半球)范围内单位时间、单位面积上接收到的总辐射能。(16)水平面总辐照量:在给定时间段内水平面总辐照度的积分总量。(17)地外法向太阳辐照度：地球大气层外与太阳光线垂直的平面上单位时间、单位面积上接收到的太阳辐射能。(18)地外法向太阳辐照量：在给定时间段内地外法向太阳辐照度的积分总量。(19)地外水平面太阳辐照度：地球大气层外水平面从上方2π立体角(半球)范围内单位时间、单位面积上接收到的太阳辐射能。(20)地外水平面太阳辐照量：在给定时间段内地外水平面太阳辐照度的积分总量。太阳辐射太阳辐射基本知识011.太阳辐射能的相关概念(21)日照时数H：在一给定时间,太阳直接辐照度达到或超过120W/m2各段时间总和。(22)可照时数H0：在无任何遮蔽条件下,太阳中心从某地东方地平线到进入西方地平线,其光线照射到地面所经历的时间。H0取决于当地的地理纬度和日期,H0的基本计量时间段为日、月和年的可照时数以日值进行累计,单位为小时(h)。(23)日照百分率：日照时数占可照时数的百分比,以百分号(%)表示。(24)太阳能资源稳定度：太阳能资源年内变化的状态和幅度。用全年中各月平均日辐照量的最小值与最大值的比表示,在实际大气中,其数值在(0,1)区间变化,越接近1越稳定。(25)直射比：水平面直接辐照量在水平面总辐照量中所占的比例，用百分比或小数表示。在实际大气中,其数值在[0,1)区间变化,越接近1,水平面直接辐射占比越高。太阳辐射太阳辐射基本知识011.太阳辐射能的相关概念(26)太阳常数E0：太阳和地球距离变化,在地球大气层上垂直于太阳辐射方向单位面积接收到的功率在1328~1418W/m2之间。定义在平均日地距离处,地球大气层外垂直于太阳辐射方向单位面积上接收到的太阳总辐照度为太阳常数,其数值为(1367±7)W/m2。非垂直照射情况下，太阳总辐照度为E0·sinh(h为太阳高度角)。(27)大气质量AM(airmass)：太阳光通过大气实际距离与大气垂直厚度之比。在一个标准大气压和温度0℃时,海平面上太阳光垂直入射时，AM=1,记为AM1.0。在地球大气层外接收到的太阳辐射，称为大气质量为零（AM0）。大气质量越大，说明光线经过大气层路程越长，受到衰减越多，达到地面能量越少。太阳辐射式中：θz为太阳天顶角

h为太阳高度角太阳辐射基本知识012.太阳辐射的计算方法(26)太阳常数E0：太阳和地球距离变化,在地球大气层上垂直于太阳辐射方向单位面积接收到的功率在1328~1418W/m2之间。定义在平均日地距离处,地球大气层外垂直于太阳辐射方向单位面积上接收到的太阳总辐照度为太阳常数,其数值为(1367±7)W/m2。非垂直照射情况下，太阳总辐照度为E0·sinh(h为太阳高度角)。(27)大气质量AM(airmass)：太阳光通过大气实际距离与大气垂直厚度之比。在一个标准大气压和温度0℃时,海平面上太阳光垂直入射时，AM=1,记为AM1.0。在地球大气层外接收到的太阳辐射，称为大气质量为零（AM0）。大气质量越大，说明光线经过大气层路程越长，受到衰减越多，达到地面能量越少。太阳辐射式中：θz为太阳天顶角

h为太阳高度角太阳辐射基本知识011.辐射量单位及换算太阳能辐射量单位有卡(cal)、焦耳(J)、瓦(W)等

1cal=4.1868J=1.16278mW·h

1kW·h=3.6MJ

1kW·h/m2=3.6MJ/m2=0.36kJ/cm2

100mW·h/cm2=85.98cal/cm2

1MJ/m2=23.889cal/cm2=27.8mW·h/cm2全国光资源分布太阳辐射基本知识012.中国太阳能资源分布中国气象局风能太阳能中心发布《2022年中国风能太阳能资源年景公报》显示如下。2022年，全国太阳能资源为偏大年景，全国平均年总辐照量较常年偏高。全国平均年水平面总辐照量为1563.4kW·h/m2，为近30年最高，较近30年平均值偏大45.3kW·h/m²，较近10年平均值偏大54.0kW·h/m²，较2021年偏大70.0kW·h/m²。全国光资源分布太阳辐射基本知识012.中国太阳能资源分布我国太阳能资源地区性差异较大呈现西部地区大于中东部地区，高原、少雨干燥地区大，平原、多雨高湿地区小的特点，全国2022年水平面总辐照量情况表。全国光资源分布太阳辐射基本知识012.中国太阳能资源分布全国光资源分布全国部分省（区、市）2022年水平面及最佳倾斜面总辐照量（单位kW·h/m2）序号省份水平面总辐照量最佳倾斜面总辐照量序号省份水平面总辐照量最佳倾斜面总辐照量1北京1527.61866.417湖北1416.51507.12天津1561.71883.018湖南1388.61461.83河北1537.51857.119广东1460.61520.24山西1536.01815.520广西1391.81437.45内蒙古1571.62030.321海南1519.51534.26辽宁1422.81757.722重庆1311.01354.87吉林1392.81777.623四川1499.91628.98黑龙江1337.41777.724贵州1289.91333.49上海1448.51561.125云南1515.71643.810江苏1458.51609.726西藏1819.81930.311浙江1476.51562.527陕西1459.71633.312安徽1502.81636.028甘肃1627.71937.513福建1544.51614.229青海1747.22033.114江西1480.41568.330宁夏1611.01862.815山东1461.41657.231新疆1588.361904.816河南1470.11602.1

固定式光伏发电可利用的太阳能资源是光伏组件按照最佳倾角放置时能够接收的太阳总辐照量（简称“最佳斜面总辐照量”）。根据设计经验，按80%的总体系统效率计算固定式光伏电站的首年利用小时数。

太阳辐射基本知识012.中国太阳能资源分布全国光资源分布2022年我国部分省（区、市）年水平面总辐照量距平（单位：kW·h/m²）太阳辐射基本知识013.2022年固定式光伏发电太阳能资源全国平均年最佳斜面总辐照量为1815.8kW·h/m²，较近30年平均值偏大40.8kW·h/m²，较近10年平均值偏大50.8kW·h/m²，较2021年偏大67.1kW·h/m²。全国固定式光伏电站平均首年利用小时数为1453.7h，较近30年平均值偏多32.7h，较近10年平均值偏多40.7h，较2021年偏多53.7h。2022年：最佳斜面总辐照量和光伏发电首年利用小时数西部地区大于中东部地区，最佳斜面总辐照量西部较常年偏小、东部偏大。全国光资源分布太阳辐射基本知识011.地外法向太阳辐射（1）地外法向太阳辐照度：当地球与太阳的距离为日地平均距离时,地外法向太阳辐照度即太阳常数;其他时间地外法向太阳辐照度需将太阳常数经日地距离订正后得出。EDNI:地外法向太阳辐照度（单位W/m2)n积日：日期在一年的序号E0太阳常数(取1366.1W/m2）指大气层外日地平均距离处单位时间内通过与太阳辐射束垂直的单位平面上的太阳辐射通量。（2）地外法向太阳辐照量：一段时间的地外法向太阳辐照量(EDNR)是将地外法向太阳辐照度(EDNI)乘以时间,单位为W·h/m2或J/m2。太阳辐射计算方法太阳辐射基本知识012.地外水平面太阳辐射（1）瞬时地外水平面太阳辐照度EHI(单位为MJ/m2)（2）小时地外水平面太阳辐照量EHRh(单位为MJ/m2)式中ω1、ω2为所计算时间段的起、止时角，ω1<ω2，单位为°(3)日地外水平面太阳辐照量EHRd(单位为MJ/m2)（月地外水平面太阳辐照量可将当月逐日辐照量累计求和得到,亦可以近似采用当月代表日的日辐照量乘以当月日数）式中ωs为日落时刻的时角,单位为°太阳辐射计算方法太阳辐射基本知识01对大气上界,太阳辐射计算式如右：式中T为一天的周期,等于86400s太阳辐射计算方法3.太阳直接辐射日总量(1)从日面及其周围一小立体角内发出的太阳辐射（ω1、ω2，日出、日落的时角;a大气透明系数,a等于透过一个大气质量数(AM=1)后的太阳辐射强度(E1)与透过前的太阳辐射强度(E0)之比,a=E1/E0。(2)日天文总辐射量计算式如右：Qn日天文总辐射量,MJ/m2·d；T时间周期,24×60min/d；I0太阳常数,数值为0.082MJ/m2·min；ρ日地距离系数；ϕ地理纬度，rad；δ太阳赤纬角，rad；ω0日出、日落时角，rad。太阳辐射基本知识01太阳辐射计算方法4.光伏组件上的太阳总辐射HtHt直接辐射、散射辐射、地面反射辐射三者之和。Hbt倾斜面上的太阳直接辐射量

Hdt倾斜面上的太阳散射辐射量

Hrt倾斜面上的地面反射辐射量Rb倾斜面与水平面上直接辐射量比值

hs水平面上的日落时角

h′s倾斜面上的日落时角Hb气象站数据,水平面上直接辐射量

Hd气象站数据,水平面上散射辐射量

H0大气层外水平面上太阳辐射量R地面反射率

ϕ地理纬度

s光伏组件安装倾角

δ太阳赤纬角地面反射率R光伏发电原理Part.02光伏发电原理02PNIph上电极下电极光生电动势U以硅基电池为例：当光照射在PN结上，光子能量大于半导体禁带宽度Eg时，价带顶的电子跃迁到导带底，在PN结内建电场的作用下，电子向N型区域迁移，空穴向P型区域迁移，实现电子空穴的分离，产生电动势。条件一：光的照射,可以是单色光、太阳光或模拟太阳光。条件二：激发电子空穴对,电子空穴有足够长的寿命,分离前不会复合。条件三：有一个静电场,电子空穴在静电场的作用下分离。条件四：被分离的电子空穴由电极收集,输出到电池外部形成电流。光伏发电原理02PN结的形成PN结：是指在P型半导体和N型半导体的交界处形成的空间电荷区。PN结是构成多种半导体器件的基础。硅基光伏电池的的核心是一个PN结。光伏发电原理02多子的扩散运动内电场少子的漂移运动浓度差P型半导体N型半导体

内电场越强，漂移运动越强，而漂移使空间电荷区变薄。

扩散的结果使空间电荷区变宽。空间电荷区也称PN结

扩散和漂移这一对相反的运动最终达到动态平衡，空间电荷区的厚度固定不变。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－动画形成空间电荷区PN结的形成光伏发电原理02PN结的形成因浓度差

空间电荷区形成内电场内电场促使少子漂移

内电场阻止多子扩散

最后,多子的扩散和少子的漂移达到动态平衡。对于P型半导体和N型半导体结合面，形成的空间电荷区称为PN结。在空间电荷区，由于缺少多子，所以也称阻挡层或耗尽层。多子的扩散运动由杂质离子形成空间电荷区

光伏发电原理02PN结的能带结构（a）独立的p型和n型半导体材料（b）热平衡的p-n结电子从势能低的n区向势能高的p区运动时，必须克服这一势能“高坡”，才能到达p区；同理，空穴也必须克服这一势能“高坡”，才能从p区到达n区，这一势能“高坡”通常称为p-n结的势垒，故空间电荷区也称势垒区。光伏发电原理02PN结的能带结构平衡p-n结的空间电荷区两端的电势差称为p-n结的接触电势差或内建电势差VD，VD与p-n结两边的掺杂浓度、温度、材料的禁带宽度有关（在一定温度下，PN结两边的掺杂浓度越高、VD越大，禁带宽度越大、VD越大）相应的电子电势能之差即能带的弯曲量qVD称为p-n结的势垒高度。－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－光伏发电原理02光生伏特效应太阳光的照射会打破PN结的热平衡状态,能量大于半导体Eg的光子发生本征吸收,在PN结的两边产生电子-空穴对。在光激发下多数载流子浓度一般变化很小,而少数载流子浓度却变化很大，因此主要分析光生少数载流子的运动。1—低于禁带宽度的光子没有被吸收2—晶格热化损失3—结损失4—接触损失5—复合损失光伏发电原理02光生伏特效应光生电子空穴在内建电场作用下分离，p区电子穿过p-n结进入n区，n区空穴进入p区；使p端电势升高，n端电势降低，在p-n结两端形成了光生电动势，即光生伏特效应。，这就是光伏电池的开路电压。如将p-n结与外电路接通，只要光照不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n结起了电源的作用。这就是光伏电池的基本原理。光伏发电原理02光生伏特效应光生载流子各自向相反方向运动，在p-n结内部形成自n区向p区的光生电流。光生电动势的电场方向从p型指向n型，与内建电场方向相反，如同在p-n结上加正向偏压，使内建电场强度减小，势垒高度降低，引起n区电子和p区空穴向对方注入，形成从p型到n型的正向电流。正向电流与光生电流方向相反，会抵消p-n结产生的光生电流，使提供给外电路的电流减小（是光伏电池不利因素，又把正向电流称为暗电流）。p-n结开路时，光生电流和正向电流相等，p-n结两端建立稳定的电势差Uoc。p-n与外电路接通，在光照作用下，源源不断的电流通过电路，即光生伏特效应。，这就是光伏电池的开路电压。如将p-n结与外电路接通，只要光照不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n结起了电源的作用。这就是光伏电池的基本原理。光伏发电系统分类及组成Part.03光伏发电系统分类及组成03光伏发电系统分类

根据是否与国家电网相连，光伏发电系统分为离网光伏发电系统、并网光伏发电系统。根据并网点位置，并网光伏发电系统可分为用户侧并网光伏发电系统和电网侧并网光伏发电系统。按装机容量划分，光伏发电系统可分为小、中、大三种系统:

小型光伏发电系统：安装容量小于或等于1MWp;

中型光伏发电系统：安装容量大于1MWp和小于或等于30MWp;

大型光伏发电系统：安装容量大于30MWp。，这就是光伏电池的开路电压。如将p-n结与外电路接通，只要光照不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n结起了电源的作用。这就是光伏电池的基本原理。光伏发电系统分类及组成03离网光伏发电系统

离网光伏发电系统是指没有与国家电网相连的系统,可分为直流光伏发电系统和交流光伏发电系统以及交、直流混合光伏发电系统，也可分为无蓄电池和有蓄电池的光伏发电系统。，这就是光伏电池的开路电压。如将p-n结与外电路接通，只要光照不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n结起了电源的作用。这就是光伏电池的基本原理。无蓄电池的直流光伏发电系统

有蓄电池的直流光伏发电系统光伏发电系统分类及组成03离网光伏发电系统，这就是光伏电池的开路电压。如将p-n结与外电路接通，只要光照不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n结起了电源的作用。这就是光伏电池的基本原理。上图显示的为交流与直流混合光伏发电系统，若图中无直流负载则为交流光伏发电系统。交流与直流混合光伏发电系统、交流光伏发电系统较之直流光伏发电系统多了离网逆变器,逆变器是把直流电转换成交流电的装置。光伏发电系统分类及组成03离网光伏发电系统的组成及各部件功能，这就是光伏电池的开路电压。如将p-n结与外电路接通，只要光照不停止，就会有源源不断的电流通过电路，p-n结起了电源的作用。这就是光伏电池的基本原理。光伏发电系统分类及组成03光伏组件：将光能直接转换成电能蓄电池：存储光伏组件产生的电能，供负载使用充放电控制器：控制蓄电池充放电离网逆变器：将直流电转换成为交流电,供交流负载使用01030402离网光伏发电系统的组成及各部件功能光伏发电系统分类及组成03离网光伏发电系统的组成及各部件功能光伏组件(光伏阵列)：是光伏发电系统的核心部分。其作用是将太阳光的辐射能量转换为电能,并送往蓄电池中存储起来,也可以直接用于推动负载工作。当发电容量较大时,就需要用多块光伏组件串、并联后构成光伏方阵或光伏阵列。目前应用的光伏组件主要是晶硅组件,晶硅组件分为单晶、多晶、非晶硅光伏组件等几种。光伏发电系统分类及组成03离网光伏发电系统的组成及各部件功能蓄电池：存储光伏组件发出的电能,并随时向负载供电。光伏发电系统对蓄电池的基本要求是:自放电率低、使用寿命长、充电效率高、深放电能力强、工作温度范围宽、少维护或免维护以及价格低廉。当需要大容量电能存储时,就需要将多节蓄电池串、并联起来构成蓄电池组。铅酸蓄电池光伏发电系统分类及组成03离网光伏发电系统的组成及各部件功能充放电控制器：控制整个系统工作状态。其功能主要有:防止蓄电池过充电与过放电、系统短路保护、系统极性反接保护、夜间防反充保护、温度补偿的功能。控制器具有光控、时控等工作模式,以及充电状态、蓄电池电量等各种工作状态的显示功能。光伏控制器一般分为小功率、中功率、大功率和风光互补控制器等。光伏发电系统分类及组成03离网光伏发电系统的组成及各部件功能逆变器：逆变器是把光伏组件或者蓄电池输出的直流电转换成交流电供应给电网或者交流负载。逆变器按运行方式可分为离网和并网逆变器。

离网逆变器用于离网运行的光伏发电系统,为独立负载供电；对离网光伏发电系统可配置控制-逆变一体机;并网逆变器用于并网运行的光伏发电系统。控制逆变一体机离网逆变器光伏发电系统分类及组成03并网光伏发电系统光伏发电系统分类及组成03并网光伏发电系统：将光伏组件产生的直流电经并网逆变器转换成符合电网要求的交流电之后直接接入公共电网。并网光伏发电系统有集中式（＞6MW）、分布式并网光伏发电系统。集中式并网光伏电站主要特点是将所发电能直接输送到电网,由电网统一调配向用户供电