高效太阳能光伏发电的研究

摘要

随着经济社会的发展，能源的需求量越来越大，消耗速度也越来越快。节约能源，保护环境己经成为人类实现可持续发展的必要条件，因此人们开始关注可再生能源的开发利用。其中，太阳能是技术含量最高，最有发展前途的一种可再生能源。近年来，世界各国都加大了对太阳能开发利用的力度，不仅在新技术的研究方面不断突破，而且在产品的推广应用方面不遗余力，从而使得太阳能这种可再生能源得到了极大的发展。太阳能的直接利用主要有三种方式：光电转换、光化学转换和光热转换。光电转换，即光伏技术是其中最有发展前途的一种技术。 本文首先介绍了太阳能电池的结构、组成、工作原理，分析了太阳能电池的输出电压、电流、功率特性以及影响太阳能电池工作性能的主要因素，并在此基础上建立了太阳能电池的等效电路模型，为后面的工作打下理论基础。其次本文介绍了太阳能光伏发电系统的组成和分类。一套基本的光伏发电系统一般是由太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池(组)构成，系统按照与电网连接与否分为并网式和独立式。最后本文从两个方面重点分析研究如何提高太阳能光伏发电系统的工作效率：一、提高太阳能电池的光电转换效率。本文通过在太阳能电池生产工厂的实验，研究分析了在单晶硅太阳能电池生产过程中，通过等离子化学气相沉淀(PECVD)法在电池的表面沉积SiN减反射膜来减少入射光在电池表面的反射损耗，从而有效地提高电池的光电转换效率。二、提高光伏发电系统在变化的日照条件下能量转换的效率。本文通过比较分析目前对太阳能电池进行最大功率跟踪的各种传统方法(例如电压回授法、功率回授法、微扰观测法、电导增量法、直线近似法，实际测量法等)，提出了一种基于改进型Fibonacci线性搜索算法的最大功率跟踪算法，通过控制算法光伏发电系统能在变化的日照条件下获取最大功率。仿真证实该方法比传统方法更有效地在最大功率点变化的情况下进行实时跟踪并使输出功率最大化。这在一定程度上提高了太阳能发电系统的工作效率，降低了系统成本。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题背景

1.2相关领域发展现状

1.2.1美国太阳能利用状况

1.2.2欧洲太阳能利用状况

1.2.3其他国家太阳能利用状况

1.2.4我国太阳能利用状况

1.3本课题的研究内容与意义

第二章太阳能电池

2.1太阳能电池及其分类

2.1.1按照结构分类

2.1.2按材料分类

2.2太阳能电池的工作原理和特性

2.2.1太阳能电池的工作原理

2.2.2太阳能电池的基本电学特性

2.2.3太阳电池的主要影响因素

2.3小结

第三章太阳能光伏发电系统概述

3.1太阳能光伏发电系统的组成

3.2太阳能光伏发电系统的分类

3.2.1独立供电的光伏发电系统

3.2.2并网光伏发电系统

3.2.3混合型光伏发电系统

3.3小结

第四章太阳能电池SiN减反射膜的制备

4.1太阳能电池的制造方法

4.2 PECVD制备SiN减反射膜

4.2.1 SiN膜的沉积技术分类

4.2.2 PECVD减反射膜的优点

4.2.3 PECVD反应原理

4.2.4 PECVD沉积技术分类

4.3实验结果及分析

4.3.1实验装置和测试仪器

4.3.2 SiN膜的制备过程及工艺

4.3.3 SiN薄膜对太阳电池性能的影响

4.4小结

第五章最大功率跟踪技术的研究

5.1引言

5.2最大功率跟踪的理论基础

5.3最大功率跟踪算法

5.3.1电压回授法

5.3.2功率回授法

5.3.3微扰观察法

5.3.4电导增量法

5.3.5直线近似法

5.3.6实际测量法

5.4最大功率跟踪算法的改进

5.4.1 Fibonacci顺序的线性搜寻法

5.4.2 Fibonacci算法在光伏发电的MPPT控制中的应用

5.5仿真实验

5.6小结

第六章总结

6.1工作总结

6.2工作展望

致谢

攻读硕士学位期间发表论文

参考文献