光伏发电主要技术类型和特点

光伏发电主要技术类型和特点一、光伏发电主要技术类型根据电池材料和制造工艺的不同，地面应用的光伏发电技术可分为晶硅太阳电池技术、薄膜太阳电池技术、聚光太阳电池技术w及新型太阳电池技术，见下图：图1光伏发电的技术种类(1) 晶硅太阳电池技术晶硅太阳电池主要可分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池，其技术成熟度高、产业规模 较大，是目前的主流产品.。目前商业化生产的单晶活太阳电池的光电转换效率为17%左右，实验室效率最高可达到 24.7%.。单晶硅太阳电池使用寿命一般可达15年，最高可达25年.。单晶魅太阳电池的构造和生产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地面.。多晶硅太阳电 池的制作工艺与单晶硅太阳电池相似，但是多晶娃太阳电池的光电转换效率偏低，商业化生产 的多晶娃电池光电转换效率约为16%左右，实验室效率最高可达到23%.。多晶娃太阳电池 的生产成本巧低，使用寿命比单晶娃太阳电池要短.。(2) 薄膜太阳电池发电技术薄膜电池根据材料体系不同主要可分为硅基薄膜和多元化合物薄膜太阳电池，目前技术还 不完全成熟，产业化规模相对较小.。娃基薄膜太阳电池硅材料消耗很少，电耗低、成本低、 重量轻，便于大规模生产，其主要优点是在弱光条件下也能发电，主要问题是光电转换效率偏 低.。目前，国际上商业化生产的娃基薄膜太阳电池的效率为6%8%，且不稳定.。多元化 合物薄膜太阳电池主要包括砷化镓III V族化合物、硫化镉和碲化镉及铜铟硒薄膜电池 等，砷化镓化合物电池转换效率可达2 8%，但材料价格昂贵；商业化生产的硫化镉、碲化镉 多晶薄膜电池的效率约为9%11%，成本较单晶娃电池低，但由于铜有剧毒，会对环境造成严 重的污染；铜钢硕薄膜电池转换效率和多晶硅相近，具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优 点，但由于钢和砸都是比较稀有的元素，这类电池的发展规模受到限制.。(3) 聚光太阳电池技术 聚光太阳电池是有别于平板太阳电池的另一类电池，利用聚光的办法提高太阳电池表面照度，相当于用光学系统代替昂贵的太阳电池，在降低成本的同时提高了效率.。聚光太阳电池 技术最显著的优点是高光电转换效率，德国Fraunhofer研究所开发的三结砷化镓聚光电池的效 率可达到 42.7%.。在相同的外部条件下，结合双轴追日技术的应用，聚光太阳电池年发电量 约为传统晶桂电池的 1.21.4 倍.。(4) 新型太阳电池技术 新型太阳电池属于第三代电池，是低成本超高效的概念性太阳电池，目前处砷化于探索、开发与创新的阶段.。新型太阳电池技术主要包括染料敏化太阳电池技术砷化和有机电池技术.。 染料敏化太阳电池的优点是耗能较少、生产成本低、易于工业化生产、无毒无污染，主要缺点 是效率低、稳定性差，仍处于技术开发阶段.。表 1 不同类巧光伏发屯技术比较技术路线晶硅电池薄膜电池聚光电池单晶硅多晶硅非晶硅非晶/微晶硅碲化镉铜铟硒实验室效率24.7%20.3%12.8%15%18%18%42.7%批量生产效率23%18.5%8%11%13%12%30%其他优缺点生产工艺成熟，成 本下降空间较小， 属于咼污染咼耗能产业，存在政策 风险.。弱光效巧好，适合沙漠电站，并能很好的 应用于建筑光伏一体化，衰减较大，设备 和技术投资较高，生产良品进度率较低.。技术和规 模化进度 存在不确 定性.。总体来看，晶插电池的优点是转换效率较高、占地面积小，缺点是硅耗大、成本高；薄膜电池的优点是硅耗小、成本低，缺点是转换效率低、占地面积大、衰减大；聚光电池的优点是 转换效率高，缺点是不能利用漫射辐射，必须使用跟踪器，成本较高，目前主要用于航空航天 领域.。不同类型太阳光伏发电技术比较见表 1.。二、光伏发电技术特点(1) 光伏发电技术原理和结构简单，建设周期较短，运行维护简单，可开发地区广.。 光伏发电是一种静态发电模式，没有机械旋转部件，不存在机械磨损，无噪声.。光伏电站采用模块化设计，系统扩展性强，容量可灵活调节，规模从数w到数MW,安装 简单方便.。光伏电站选址较传统电站容易，初始投资小，建设周期短.。大型光伏电站的建设 一般不超过半年.。光伏电站系统主要由光伏组件和逆变器组成，运行无需消耗燃料，电站运行维护简单，基 本可实现无人值守，成本较低.。光伏发电在运行中不消耗水，不受水资源等条件约束，受光照强度和地形影响较小，可在 无水的荒漠地区开发建设，可开发地区广.。(2) 应用形式多样化，适用范围广经过多年的发展，光伏发电已经成为技术成熟、运行可靠的可再生电源，并已经从独立发 电系统，朝大规模并网电站方向发展.。目前光伏发电的应用形式主要有3种，即大型并网电 站、分布式建筑光伏W及离网光伏.。大型并网电站主要建设在日照条件优越的、大片平坦开 阔地上，其度电成本相对较低，但需要考虑电力的远距离输送以及无功功率补偿问题；分布式 建筑光伏主要依托建筑物建设，接入配电网实现就地消纳；离网光伏主要用于解决偏远地区的 电为供应问题，通常需要配置储能(3) 发电出力具有间歇性和不稳定性太阳能发电与太阳辐射强度成正比，光伏发电系统输出直接受太阳福照度的影响，发电出 力具有间歇性和波动性的特点，多云和阴雨天尤为明显.。大规模光伏发电并入电网，通常需要额外配备无功补偿设备，增加光伏电站成本.。