太陽能家用發電系統

太陽能發電系統是利用太陽能電池直接將太陽能轉換成電能的發電系統。它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點是可靠性高、使用壽命長、不污染環境、能獨立發電又能併網運行，受到各國企業組織的青睞，具有廣闊的發展前景。

基本介紹

• 中文名：太陽能家用發電系統
• 定義：用太陽能電池將太陽能轉換成電能
• 主要部件：太陽能電池、蓄電池
• 優點：可靠性高、使用壽命長

系統簡介

家用太陽能發電系統由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。

家用太陽能發電系統圖

發電原理

晶體矽n/p型太陽電池的工作原理：當p型半導體與n型半導體緊密結合連成一塊時，在兩者的交界面處就形成p－n結。當光電池被太陽光照射時，在p－n結兩側形成了正、負電荷的積累，產生了光生電壓，形成了內建電場，這就是“光生伏打效應”。光伏方陣在有光照的情況下將太陽能轉換為電能，通過太陽能充放電控制器給負載供電，同時給蓄電池組充電；在無光照時，通過太陽能充放電控制器由蓄電池組給直流負載供電，同時蓄電池還要直接給獨立逆變器供電，通過獨立逆變器逆變成交流電，給交流負載供電。

設定原理

家用太陽能發電系統的設計需要考慮的因素：

1、 家用太陽能發電在哪裡使用？該地日光輻射情況如何？

2、 系統的負載功率多大？

3、 系統的輸出電壓是多少，直流還是交流？

4、 系統每天需要工作多少小時？

5、 如遇到沒有日光照射的陰雨天氣，系統需連續供電多少天？

6、 負載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大？

7、 系統需求的數量。

系統組成

太陽能板

太陽能電池板是家用太陽能發電系統中的核心部分，太陽能電池板的作用是將太陽的光能轉化為電能後，輸出直流電存入蓄電池中。太陽能電池板是家用太陽能發電系統中最重要的部件之一，其轉換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價值的重要因素。

太陽能電池板

原材料特點：

電池片：採用高效率（16.5%以上）的單晶矽太陽能片封裝，保證太陽能電池板發電功率充足。

玻璃： 採用低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)， 厚度3.2mm,在太陽電池光譜回響的波長範圍內(320-1100nm)透光率達91%以上，對於大於1200 nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。

EVA：採用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優質EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連線劑。具有較高的透光率和抗老化能力。

TPT：太陽電池的背面覆蓋物—氟塑膠膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，並因其具有較高的紅外發射率，還可降低組件的工作溫度，也有利於提高組件的效率。當然，此氟塑膠膜首先具有太陽電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。

框線：所採用的鋁合金框線具有高強度，抗機械衝擊能力強。也是家用太陽能發電中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。

控制器

太陽能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關功率管等組成。

蓄電池

蓄電池的作用是在有光照時將太陽能電池板所發出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。太陽能蓄電池是‘蓄電池’在太陽能光伏發電中的套用，主要採用鉛酸免維護蓄電池、普通鉛酸蓄電池,膠體蓄電池和鹼性鎳鎘蓄電池四種。 國內被廣泛使用的太陽能蓄電池主要是：鉛酸免維護蓄電池和膠體蓄電池,這兩類蓄電池，因為其固有的“免”維護特性及對環境較少污染的特點,很適合用於性能可靠的太陽能電源系統,特別是無人值守的工作站。

蓄電池圖

逆變器

太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將家用太陽能發電所發出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。

系統分類

家用太陽能發電系統分為離網發電系統與併網發電系統：

1、離網發電系統。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器。

2、併網發電系統就是太陽能組件產生的直流電經過併網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電這後直接接入公共電網。併網發電系統有集中式大型併網電站一般都是國家級電站，主要特點是將所發電能直接輸送到電網，由電網統一調配向用戶供電。但這種電站投資大、建設周期長、占地面積大，發展推廣難度較大。而分散式小型併網發電系統，特別是光伏建築一體化發電系統，由於投資小、建設快、占地面積小、政策支持力度大等優點，是併網發電的主流。

太陽能家用併網

系統優劣

優點

1、太陽能取之不盡，用之不竭，地球表面接受的太陽輻射能，能夠滿足全球能源需求的1萬倍。只要在全球4%沙漠上安裝太陽能光伏系統，所發電力就可以滿足全球的需要。太陽能發電安全可靠，不會遭受能源危機或燃料市場不穩定的衝擊；

2、太陽能隨處可處，可就近供電，不必長距離輸送，避免了長距離輸電線路的損失；

3、太陽能不用燃料，運行成本很低；

4、太陽能發電沒有運動部件，不易用損壞，維護簡單，特別適合於無人值守情況下使用；

5、太陽能發電不會產生任何廢棄物，沒有污染、噪聲等公害，對環境無不良影響，是理想的清潔能源；

6、太陽能發電系統建設周期短，方便靈活，而且可以根據負荷的增減，任意添加或減少太陽能方陣容量，避免浪費。

缺點

1、地面套用時有間歇性和隨機性，發電量與氣候條件有關，在晚上或陰雨天就不能或很少發電；

2、能量密度較低，標準條件下，地面上接收到的太陽輻射強度為1000W/M^2。大規格使用時，需要占用較大面積；

3、價格仍比較貴，為常規發電的3~15倍，初始投資高。

套用領域

一、用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用於邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂併網發電系統；（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。

二、交通領域如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標誌燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

太陽能路燈

三、通訊/通信領域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。

四、石油、海洋、氣象領域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統、石油鑽井平台生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。

五、家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。

六、光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。

七、太陽能建築將太陽能發電與建築材料相結合，使得未來的大型建築實現電力自給，是未來一大發展方向。

八、其他領域包括：（1）與汽車配套：太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生髮電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、太空飛行器、空間太陽能電站等。