광전지 발전은 반도체 인터페이스의 광전지 효과를 이용하여 빛 에너지를 전기로 직접 변환하는 기술이다. 주로 태양전지판 (어셈블리), 컨트롤러 및 인버터로 구성되며, 주요 부품은 전자 부품으로 구성됩니다. 태양전지가 연결되면 보호를 캡슐화하여 대면적 태양전지 부품을 형성하고, 전력 컨트롤러 등의 부품과 함께 태양광발전기를 구성할 수 있다.
일찍이 1839 년 프랑스 과학자 Becqurel 은 반도체 재료의 여러 부분에서 빛이 전위차를 일으킬 수 있다는 것을 발견했다. 이런 현상은 나중에' 광복 효과' 또는' 광전효과' 라고 불린다. 1954 년, 미국 과학자 Chapin 과 Pirson 은 벨 연구소에서 처음으로 실용적인 단결정 실리콘 태양전지를 만들었고, 실용적인 광전지 발전 기술이 탄생하여 태양열을 전기로 전환했다.
1970 년대 이후 현대공업이 발전하면서 전 세계 에너지 위기와 대기 오염 문제가 날로 두드러지고, 전통 연료 에너지가 줄어들고 환경에 대한 피해가 갈수록 심각해지고 있다. 동시에, 전 세계 약 20 억 명의 사람들이 정상적인 에너지 공급을 받을 수 없다. 이 시점에서, 세계는 재생 가능 에너지에 초점을 맞추고 있으며, 재생 가능 에너지가 인간의 에너지 구조를 변화시키고 장기적인 지속 가능한 발전을 유지할 수 있기를 바랍니다.
태양열은 그 독특한 우세로 사람들의 관심의 초점이 되었다. 풍부한 태양 복사에너지는 중요한 에너지원으로, 무궁무진하고, 오염이 없고, 가격이 저렴하여 인류가 자유롭게 사용할 수 있다. 태양열이 초당 지면에 도달하는 에너지는 800 MWh 에 달한다. 지구 표면의 0. 1% 태양 에너지를 5% 의 변환율로 전기로 변환하면 연간 발전량은 5.6× 10 12 킬로와트시로 세계 에너지 소비의 40 배에 해당한다. 바로 태양에너지의 이러한 독특한 우세 때문에 1980 년대 이후 태양전지의 종류가 계속 증가하여 응용 범위가 점점 넓어지고 시장 규모가 점차 확대되고 있다.
90 년대 이후, 광전지 발전은 급속히 발전했다. 2006 년까지 전 세계적으로 65,438+00 메가와트 광전지 시스템과 6 메가와트 상호 연결 광전지 발전소가 건설되었습니다. 미국은 태양 광 발전 개발 계획을 수립 한 최초의 국가입니다. 1997 년' 백만 지붕' 계획을 제안했다. 일본은 1992 에서 새로운 선샤인 프로그램을 시작했습니다. 2003 년까지 일본의 광전지 생산량은 전 세계 50% 를 차지했으며, 전 세계 상위 10 업체 중 4 곳이 일본에 있다. 그러나 독일의 새로운 재생 에너지 규정은 광전지의 인터넷 전기 가격을 정해 광전지 시장과 산업의 발전을 크게 촉진시켜 독일을 일본 다음으로 세계에서 가장 빠르게 성장하는 나라로 만들었다. 스위스, 프랑스, 이탈리아, 스페인, 핀란드 등도 광전지 발전 계획을 세우고 기술 개발에 거액을 투자하여 산업화를 가속화했다.
1990-2005 년 글로벌 광전지 모듈의 연평균 성장률은 약 15% 였다. 90 년대 후반 더 빠르게 발전하여 1999 광전지 부품 생산량이 200 MW 에 달했다. 상업용 배터리 효율은 10% 에서 13% 에서 15% 로, 생산 규모는 1 ~ 5mw/ 년에서 5% 로 증가했습니다 광전지 모듈의 생산 비용은 3 달러/와트 이하로 떨어졌다.
현상과 추세
20 1 1 년, 전 세계 신설 광전지 설치 용량은 약 27.5GW 로 전년 18. 1GW 보다 최대 52% 증가한 전 세계 전 세계 약 28GW 의 총 설치 용량 중 유럽은 거의 20GW 의 시스템을 설치했지만 성장률은 상대적으로 느리며 이탈리아와 독일은 각각 7.6GW 와 7.5GW 로 전 세계 설치 증가의 55% 를 차지하고 있습니다. 20 1 1 년, 중국, 일본, 인도로 대표되는 아시아 태평양 지역 광전지 산업 시장 수요는 전년 대비 129% 증가했으며 설치 용량은 각각 2.2GW,/kloc- 또한 점점 성숙해지는 북미 시장에서 신규 설치 용량은 약 2. 1GW 로 전년 대비 84% 증가했습니다.
그 중에서도 중국은 전 세계 광전발전기가 가장 빠르게 성장하는 나라이다. 20 1 1 연간 광전지발전기는 20 10 년보다 약 5 배 증가했고 배터리 생산량은 20 1 1 KLOC-0/년 20GW 에 달했다. 20 1 1 연말까지 우리나라 배터리 업체는 약 1 15 개, 총 생산능력은 약 36.5GW 로/KLOC-가 있습니다 100 MW- 1GW 사이에 63 개 기업이 있어 총 생산성의 43% 를 차지한다. 나머지 38 개 생산능력은 모두 100MW 이내로 전국 총생산능력의 4% 에 불과하다. 규모, 기술, 비용의 차별화 경쟁 구도가 점차 명확해지고 있다. 국내 상위 10 대 부품 제조업체의 출하량은 배터리 생산량의 60% 를 차지한다.
향후 10 년 동안 중국의 광전지 발전 시장은 독립발전 시스템에서 사막발전소와 도시 옥상발전 시스템을 포함한 계통 연계 발전 시스템으로 전환될 것이다. 중국의 태양 광 발전 발전소는 잠재력이 크다. 적극적이고 안정적인 정책 지원을 받아 2030 년까지 광전지 설치 용량은 1 억 킬로와트, 연간 발전량은 1.3 억 MWh 로 30 개 미만의 대형 석탄 발전소를 건설하는 것과 같다. 향후 3 년 동안 국가는 200 억원을 투자하여 광전지 산업에 보조금을 지급할 예정이며, 중국 태양광발전은 새로운 급속한 성장을 맞이하여 더 많은 전략투자자들을 이 업종에 끌어들일 것이다.
20 15 상반기 전국 누적 광전발전량 19 만 MWh. [1]
20 15 년 9 월 7 일, 장쑤 성 최초의 태양광발전 프로젝트는 남경포구 지역에서 정식으로 계통 연계 발전을 했고, 농촌 주민들도' 녹색전력' 을 사용했다. 다음으로, 광전지 발전 프로젝트는 농촌 변전소에서 보급될 것이다. [2]
20 15,165438+/KLOC-0 초보적인 추산에 따르면, 계통 연계 발전 후 마을마다 매년 72000KWh 의 청정 전기를 공급할 수 있으며, 마을급 집단경제는 5 만 원 이상을 증수할 수 있다. [3]
2065438 년 6 월부터 2005 년 6 월까지 전국 광전발전기는 773 만 킬로와트를 새로 추가했습니다. 20 15 년 6 월 말 현재 전국 광전발전기 용량은 3578 만 킬로와트에 달했다. [4-5]
20 13 년 이후 광전지 발전기 용량은 3 년 연속 10 만 킬로와트를 초과했습니다. 20 15 년 말 현재 광전지 누적 설치 용량은 약 4300 만 킬로와트에 달하며 독일을 제치고 세계 1 위가 됐다. 또한 광전지 산업도 "외출" 을 위해 노력하고 있습니다. 국가에너지국 자료에 따르면 20 15 년 광전지 및 부품 수출량은 2500 여만 킬로와트에 달하고 수출액은 144 억 달러에 달했다.
원칙
편집
방송
광전지 발전의 주요 원리는 반도체의 광전 효과이다. 광자가 금속을 비추면 그 에너지는 금속의 전자에 의해 완전히 흡수될 수 있다. 전자가 흡수하는 에너지는 금속 원자 내부의 쿨롱력을 극복하고 금속 표면에서 빠져나와 광전자로 변하기에 충분하다. 실리콘 원자에는 4 개의 외층 전자가 있다. 순수한 실리콘이 인 원자와 같은 5 개의 외층 전자가 섞인 원자를 섞으면 N 형 반도체가 된다. 순수 실리콘이 세 개의 외부 전자가 섞인 원자 (예: 플루토늄 원자) 가 섞이면 P 형 반도체가 형성된다. P 형과 N 형이 결합되면 접촉면이 전위차를 형성하여 태양전지가 된다. 태양광이 pn 매듭에 비추면 전류가 P 형 쪽에서 N 형 면으로 흐르면서 전류가 형성된다.
광전 효과는 물리학에서 중요하고 신기한 현상이다. 특정 주파수 (이 주파수를 임계값 주파수라고 함) 보다 높은 전자파가 비추면 일부 물질의 전자가 에너지를 흡수하여 탈출하여 전류, 즉 광생전기를 형성한다.
광전지 발전 도식
광전지 발전 도식
폴리실리콘은 주괴, 파손, 슬라이스 등의 공정을 거쳐 가공할 실리콘을 만든다. 실리콘에 소량의 붕소와 인을 섞고 확산시키면 pn 매듭이 형성된다. 그런 다음 실크망을 이용해 배합한 은풀을 실리콘 조각에 인쇄하여 그릴을 만들고, 소결한 후 동시에 등 전극을 만들고, 그리드 선이 있는 표면에 반사 방지 코팅을 발라 배터리 칩을 만든다. 배터리 슬라이스가 정렬되어 배터리 어셈블리로 결합되면 큰 회로 기판이 형성됩니다. 일반적으로 이 부품은 알루미늄 프레임으로 둘러싸여 있으며 전면은 유리로 덮여 있고 뒷면에는 전극이 설치되어 있습니다. 배터리 부품 및 기타 보조 장비를 추가하여 발전 시스템을 구성할 수 있습니다. DC 를 AC 로 변환하기 위해서는 변류기를 설치해야 한다. 발전 후 축전지에 저장하거나 공공전력망에 입력할 수 있습니다. 발전 시스템 비용에서 배터리 부품은 약 50%, 전류 변환기, 설치비, 기타 보조 부품 등의 비용은 50% 를 차지합니다.