태양광 발전은 반도체 계면의 광기전력 효과를 이용하여 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하는 기술입니다. 이 기술의 핵심 요소는 태양 전지입니다. 태양 전지를 직렬로 연결한 후 패키지 및 보호하여 대면적 태양 전지 모듈을 형성한 다음 전원 컨트롤러 및 기타 구성 요소와 결합하여 태양광 발전 장치를 형성할 수 있습니다.
1 태양광 효과
빛이 태양 전지를 비추고 그 빛이 계면층에서 흡수되면 충분한 에너지를 가진 광자가 P형과 N형 실리콘의 공유 결합에서 전자를 여기시켜 전자-정공 쌍을 생성할 수 있습니다. 계면층 근처의 전자와 정공은 재결합 전에 공간 전하의 전계 효과에 의해 서로 분리됩니다. 전자는 양전하를 띤 N 영역으로 이동하고 정공은 음전하를 띤 P 영역으로 이동합니다. 인터페이스 층을 통한 전하 분리는 P 영역과 N 영역 사이에서 외부적으로 측정 가능한 전압을 생성합니다. 이때 실리콘 웨이퍼의 양면에 전극을 추가하여 전압계에 연결할 수 있다. 결정질 실리콘 태양전지의 경우, 개방 회로 전압의 일반적인 값은 0.5 ~ 0.6V입니다. 계면층의 빛에 의해 생성된 전자-정공 쌍이 많을수록 전류 흐름이 커집니다. 계면층에 의해 더 많은 빛 에너지가 흡수될수록 계면층, 즉 전지 면적이 더 커지고 태양 전지에 형성되는 전류가 더 커집니다.
2. 원칙
태양광은 반도체 pn 접합에 비추어 새로운 정공-전자 쌍을 형성합니다. pn 접합 전계의 작용으로 정공은 n 영역에서 p 영역으로 흐르고 전자는 p 영역에서 n 영역으로 흐릅니다. 회로가 켜진 후 전류가 형성됩니다. 이것이 광전 효과 태양 전지가 작동하는 방식입니다.
태양광 발전에는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 빛-열-전기 변환이고 다른 하나는 빛-전기 직접 변환입니다.
(1) 빛-열-전기 변환 방식은 태양 복사에 의해 생성된 열 에너지를 사용하여 전기를 생성합니다. 일반적으로 태양열 집열기는 흡수된 열에너지를 작동 매체의 증기로 변환한 다음 증기 터빈을 구동하여 전기를 생성합니다. 전자의 공정은 광열 변환 공정입니다. 후자의 공정은 열을 전기로 변환하는 공정으로 일반 화력발전과 동일하다. 태양열 발전의 단점은 효율이 매우 낮고 비용이 높다는 것입니다. 투자액은 최소한 일반 화력발전보다 높은 것으로 추정된다. 발전소는 5~10배 더 비쌉니다.
(2) 빛을 전기로 직접 변환하는 방식 광전효과를 이용하여 태양 복사에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 방식이다. 빛을 전기로 변환하는 기본 장치는 태양 전지입니다. 태양전지는 광기전력 효과에 의해 태양광 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 장치이다. 반도체 포토다이오드입니다. 태양이 포토다이오드에 비추면 포토다이오드는 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기를 생성합니다. 현재의. 많은 셀을 직렬이나 병렬로 연결하면 상대적으로 출력이 큰 태양전지 어레이가 될 수 있다. 태양 전지는 영구성, 청결성 및 유연성의 세 가지 주요 이점을 가진 유망한 새로운 유형의 전원입니다. 태양 전지는 수명이 깁니다. 태양이 존재하는 한 태양 전지는 한 번의 투자로 오랫동안 사용할 수 있습니다. 및 화력, 원자력 발전. 이에 반해 태양전지는 환경오염을 일으키지 않는다.
3. 시스템 구성
태양광 발전 시스템은 태양 전지 어레이, 배터리 팩, 충방전 컨트롤러, 인버터, AC 배전 캐비닛, 태양 추적 제어 시스템 및 기타 장비로 구성됩니다. 장비 기능 중 일부는 다음과 같습니다.
배터리 어레이
빛이 있을 때(태양광이든 다른 광원에 의해 생성된 빛이든) 배터리는 빛 에너지를 흡수하고 배터리의 양단에 반대 신호 전하의 축적이 발생, 즉 "광발생 전압"이 발생하고, 그것이 "태양광 효과"입니다. 광기전력 효과의 작용으로 태양전지의 양단은 기전력을 발생시키며, 이 기전력은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 변환 소자이다. 태양 전지는 일반적으로 단결정 실리콘 태양 전지, 다결정 실리콘 태양 전지 및 비정질 실리콘 태양 전지의 세 가지 유형으로 구분되는 실리콘 셀입니다.
배터리 팩
그 기능은 태양 전지 어레이가 조명을 받을 때 방출되는 전기 에너지를 저장하고 언제든지 부하에 전력을 공급하는 것입니다. 태양 전지 발전에 사용되는 배터리 팩의 기본 요구 사항은 다음과 같습니다. 낮은 자기 방전율; 비. 긴 서비스 수명; 씨. 강력한 심방전 능력; 디. 높은 충전 효율; 이자형. 유지 보수가 적거나 유지 보수가 필요 없습니다. 에프. 작동 온도 넓은 범위; g. 저렴한 가격.
제어 장치
배터리의 과충전 및 과방전을 자동으로 방지할 수 있는 장치입니다. 충방전 주기와 배터리의 방전 깊이는 배터리의 수명을 결정짓는 중요한 요소이므로 배터리 팩의 과충전 또는 과방전을 제어할 수 있는 충방전 컨트롤러는 필수적인 장치입니다.
인버터
직류를 교류로 바꾸는 장치. 태양전지와 배터리는 직류전원이기 때문에
부하가 AC 부하인 경우 인버터는 필수입니다. 인버터는 운전 모드에 따라 독립 운전 인버터와 계통 연결 인버터로 나눌 수 있습니다. 독립형 인버터는 독립형 태양 전지 전력 시스템에서 독립형 부하에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. 계통연계형 인버터는 계통연계형 태양전지 발전시스템에 사용된다. 인버터는 출력 파형에 따라 구형파 인버터와 사인파 인버터로 나눌 수 있습니다. 구형파 인버터는 회로가 간단하고 비용이 저렴하지만 고조파 성분이 크다. 일반적으로 수백 와트 미만의 시스템과 낮은 고조파 요구 사항에 사용됩니다. 사인파 인버터는 고가이지만 다양한 부하에 적용할 수 있습니다.
4. 시스템 분류
태양광발전시스템은 독립형 태양광발전시스템, 계통연계형 태양광발전시스템, 분산형 태양광발전시스템으로 구분된다.
1. 독립형 태양광 발전은 독립형 태양광 발전이라고도 합니다. 주로 태양전지 부품, 컨트롤러, 배터리로 구성된다. AC 부하에 전원을 공급하려면 AC 인버터를 구성해야 합니다. 독립 태양광 발전소에는 외딴 지역의 마을 전원 공급 시스템, 태양열 가정용 전원 공급 시스템, 통신 신호 전원 공급 장치, 음극 보호, 태양광 가로등 및 독립적으로 작동할 수 있는 배터리가 있는 기타 태양광 발전 시스템이 포함됩니다.
2. 계통연계형 태양광발전이란 태양광 모듈에서 생성된 직류를 계통연계형 인버터를 통해 주계통의 요구사항에 맞는 교류로 변환한 후 공공계통에 직접 연결하는 것을 말한다.
배터리 유무에 관계없이 계통 연결 발전 시스템으로 나눌 수 있습니다. 배터리가 있는 계통 연결 발전 시스템은 스케줄링 가능하며 필요에 따라 전력망에 통합하거나 전력망에서 철수할 수 있습니다. 또한 백업 전원 공급 기능이 있어 전력망이 어떤 이유로 차단되었을 때 비상 전원을 공급할 수 있습니다. 배터리가 있는 태양광 그리드 연결 발전 시스템은 주거용 건물에 설치되는 경우가 많습니다. 배터리가 없는 계통연계형 발전시스템은 급전 및 예비전력 기능이 없고 일반적으로 대형 시스템에 설치된다. 계통연계형 태양광발전은 일반적으로 국가급 발전소인 대규모 계통연계형 태양광발전소를 중앙집중화하고 있다. 그러나 이러한 종류의 발전소는 대규모 투자, 긴 건설 기간 및 넓은 면적으로 인해 많이 개발되지 않았습니다. 분산형 소규모 그리드 연결 태양광 발전, 특히 태양광 건물 통합 태양광 발전은 소규모 투자, 빠른 건설, 작은 설치 공간 및 강력한 정책 지원의 이점으로 인해 그리드 연결 태양광 발전의 주류입니다.
3. 분산형 태양광 발전 시스템 또는 분산형 에너지 공급이라고도 하는 분산형 태양광 발전 시스템은 특정 사용자의 요구를 충족하고 기존의 지원을 지원하기 위해 사용자 사이트 또는 발전소 근처에 더 작은 태양광 전원 공급 시스템을 구성하는 것을 말합니다. 유통 네트워크 경제 운영, 또는 동시에 두 측면의 요구 사항을 충족합니다.
4. 분산형 태양광 발전 시스템의 기본 장비에는 태양광 전지 부품, 태양광 사각 어레이 브래킷, DC 결합기 상자, DC 배전 캐비닛, 계통 연결 인버터, AC 배전 캐비닛 및 기타 장비 및 전원 공급 시스템이 포함됩니다. 모니터링 장치 및 환경 모니터링 장치. 작동 모드는 태양 복사 조건에서 태양광 발전 시스템의 태양 전지 모듈 어레이가 출력 전기 에너지를 태양 에너지에서 변환하고 DC 결합기 상자 및 그리드를 통해 DC 배전 캐비닛으로 보내는 것입니다. - 연결된 인버터는 이를 AC 전원으로 변환합니다. 건물 자체에 부하가 걸리고 전력이 과도하거나 부족하면 그리드에 연결하여 규제합니다.
5. 장점과 단점
일반적으로 사용되는 발전 시스템과 비교하여 태양광 발전의 장점은 주로 다음과 같은 부분에 반영됩니다.
태양광 발전은 가장 이상적인 신에너지라고 합니다. ①고갈의 위험이 없다. ② 안전하고 신뢰할 수 있으며 소음이없고 오염 배출이 없으며 절대적으로 깨끗합니다 (오염 없음). ③ 자원의 지리적 분포에 제한을 받지 않으며 건물 지붕의 장점을 사용할 수 있습니다. ④연료를 소모할 필요가 없고 송전선로를 건설할 필요가 없다. 지역 발전 및 전력 공급; ⑤ 높은 에너지 품질; ⑥사용자는 감정적으로 받아들이기 쉽습니다. ⑦공사기간이 짧고 에너지를 얻는데 걸리는 시간이 짧다.
결점:
① 조사의 에너지 분포 밀도가 작습니다. 즉, 넓은 면적을 차지합니다. ②얻은 에너지는 사계절, 낮과 밤, 흐림과 맑음 및 기타 기상 조건과 관련이 있습니다. 태양광 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것은 장비 비용이 많이 들지만 태양광 에너지의 이용률이 낮아 널리 이용되지 못하고 있다. 주로 위성과 같은 일부 특수 환경에서 사용됩니다.
6. 적용분야
1. 사용자 태양광 전원 공급 장치: (1) 10-100W 범위의 소형 전원 공급 장치, 고원, 섬, 목장 지역, 국경 초소 및 기타 군사 및 민간 생활 전기(예: 조명)와 같이 전기가 없는 원격 지역에서 사용 , TV, 녹음기 등 (2) 3 -5KW 가정용 옥상 그리드 연결 발전 시스템; (3) 태양광 워터 펌프: 전기가 없는 지역의 깊은 우물을 마시고 관개하는 문제를 해결합니다.
2. 항법등, 교통/철도 신호등, 교통 경고/신호등, Yuxiang 가로등, 고지대 방해등, 고속도로/철도 무선 전화 부스, 무인 도로 교대 전원 공급 장치 등과 같은 교통 분야.
3. 통신/통신 분야: 태양광 무인 마이크로파 중계국, 광케이블 정비소, 방송/통신/페이징 전원 공급 시스템; 농촌 통신사 전화 태양광 시스템, 소형 통신 기계, 군인용 GPS 전원 공급 장치 등
4. 석유, 해양 및 기상 분야: 송유관 및 저수지 게이트용 음극 보호 태양광 발전 시스템, 석유 시추 플랫폼용 생명 및 비상 전원 공급 장치, 해양 탐지 장비, 기상/수문 관측 장비 등
5. 가정용 램프용 전원 공급 장치: 정원용 램프, 가로등, 휴대용 램프, 캠핑용 램프, 등산용 램프, 낚시용 램프, 블랙 라이트 램프, 도청 램프, 에너지 절약 램프 등
6. 태양광 발전소: 10KW-50MW 독립 태양광 발전소, 풍력(디젤) 보완 발전소, 각종 대형 주차장 충전소 등
7. 태양광 건물은 태양광 발전과 건축 자재를 결합하여 미래의 대형 건물이 미래의 주요 발전 방향인 전력 자급률을 달성할 수 있도록 합니다.
8. 기타 분야: (1) 자동차와의 매칭: 태양광 자동차/전기 자동차, 배터리 충전 장비, 자동차 에어컨, 환기 팬, 차가운 음료 상자 등; (2) 태양열 수소 생산 및 연료 전지를 위한 재생 발전 시스템; (3) 해수 담수화 장비 전원 공급 장치; (4) 위성, 우주선, 우주태양광발전소 등