专科生毕业论文（设计）题目：家用小型太阳能光伏发电系统设计系（部）光伏发电及应用专业光伏发电及应用学号 201111120****姓名王 *指导教师龚**20 13年 10 月 6 日摘要太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。

为解决边远的农牧地区、偏僻的山区、孤立的岛屿等地方人们日常生活、生产用电的需要，改善人们的生活水平，进行了家用太阳能光伏发电系统的设计。

根据当地的气象、环境状况及具体用电情况，给出了系统的设计方法及施工要求，包括蓄电池容量的计算、控制器的选择、逆变器功率的选择、太阳能电池组件的选择和布置等。

安装运行以来，系统工作稳定正常，验证了设计的正确性。

关键词：太阳能光伏发电；太阳能电池组件；系统设计。

Abstract:Solarenergyisthemostcommonformofnaturalresources,itisalsotheinexhaustiblerenewab leenergy.Aimingatsolvingthepeople'sdailylifeandproductionelectricityneedsinremotefarming,m ountainandislands,ahomeusesolarphotovoltaicgenerationsystemwasdesigned.Accordingtolocal weather,environmentalconditionsandspecificcasewithelectricity,thedesignmethodandconstructi onrequirementweredeveloped,includingthecalculationofthebatterycapacity,theselectionofthecon troller,thechoiceofinverterpower,theselectionandlayoutofthesolarcellmodules,etc..Theresultsind icatethatthesystemrunsstabilityandnormal，theaccuracyofthede-signisverified．Keywords：solarphotovoltaicgeneration；solarcellmodule；systemdesign.目录1引言 (1)1.1太阳能光伏产业的背景 (1)1.2太阳能光伏发电应用现状及发展趋势 (1)2太阳能电池基础 (3)2.1 PN结的形成过程 (3)2.2光生伏打效应及产生条件 (3)2.3太阳能电池的工作原理 (3)2.4太阳能电池的主要参数 (3)2. 5太阳能光伏发电系统结构 (4)3太阳能电池组件 (5)3.1组件构成 (5)3.2太阳能电池组件生产工艺流程 (6)3.3工艺简介 (7)3.4 性能参数 (8)3.5测试条件 (8)3.6测试参数 (9)4家用太阳能光伏发电系统设计 (10)4.1客户用电需求 (10)4.2蓄电池组的容积计算 (10)4.3控制器的工作原理及选择 (10)4.4逆变器的工作原理及选择 (12)4.5太阳能电池方阵的计算 (13)4.6太阳能电池方阵的安装角度计算 (14)4.7太阳能电池方阵的基础稳定性分析 (14)5结束语 (15)参考文献 (16)致谢 (17)1引言1.1太阳能光伏产业的背景化石能源储量的有限性是发展可再生能源的主要因素之一。

根据世界能源权威机构的分析，按照目前已经探明的化石能源储量以及开采速度来计算，全球石油剩余可采年限仅有41年，其年占世界能源总消耗量的40.5%，国内剩余可开采年限为15年；天然气剩余可采年限61.9年，其年占世界能源总消耗量的24.1%，国内剩余开采年限30年；煤炭剩余可开采年限230年，其年占世界能源总消耗量的25.2%，国内剩余开采年限81 年；铀剩余开采年限71年，其年占世界能源总消耗量的7.6%，国内剩余开采年限为50年。

全球化石能源的大量开采是造成生态破坏的主要原因之一，而化石能源的大量使用则是造成全球环境污染的主要原因，相关研究表明，大面积使用太阳能光伏发电电能，能有效减少二氧化碳的排放，减少温室效应，改变地球气候。

从长远来看，太阳能官府发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要地位，不但要代替部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。

根据欧洲JRC的预测，到2030年可再生能源占总能源机构中占到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%上；2040年可再生能源占总能源耗50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80%以上，太阳能发电占到60%，显示出重要战略地位。

1.2太阳能光伏发电应用现状及发展趋势太阳能转换为电能的技术称为太阳能光伏发电技术（简称PV技术）。

太阳能光伏发电不仅可以部分替代石化燃料发电，而且可以减少CO2和有害气体的排放，防止地球环境恶化，因此发展太阳能光伏产业已经成为全球各国解决能源与经济发展、环境保护之间矛盾的最佳途径之一。

目前发达国家如美国、德国、日本的光伏发电应用领域从航天、国防、工业转向了民用。

德国的“百万屋顶计划”使许多家庭不仅利用太阳能光伏发电解决了自家供电，而且这些家庭还办成了一所所私人的“小型电站”，能够源源不断地向公用电网输送电能［2］。

光伏产业是一种利用太阳能电池直接把光能转化为电能的环保型新能源产业，由于从太阳光能转换成电能的光电转换装置是利用半导体器件的“光生伏打效应”原理进行转换的，因此把太阳能发电系统构成链条关系的产业称为光伏效应。

光伏产业的链条包括硅矿、硅矿石、工业硅、多晶硅，单晶硅、硅圆或多晶硅切片、太阳能电池片、组件、发电系统。

工业硅的纯度一般为98%~99.999%。

与其他常规能源相比，光伏发电具有明显的优势：一是高度的清洁性，发电过程中无损耗、无废物、废气、噪声、毒害、污染，不会导致温室效应。

二是绝对安全。

利用太阳能发电，对人、动植物无任何损害。

三是普遍的实用性，不需开采运输使用方便。

凡是有光照射的地方，就能实现光伏发电，可广泛用于通信、交通、海事、军事等各个领1域。

上至航天器，下至家用电器。

大到兆级电站，小到玩具，都能运行光伏发电。

四是能源充足。

近几年，我国光伏行业发展也非常迅速。

政府对光伏发电较为重视，国家发改委实施“送电到乡”、“光明工程”等项目，地方政府陆续启动光伏照明项目工程。

与此同时，偏远地区消费者逐渐认可光伏产品，越来越多的居民开始使用家用太阳能电源等产品。

光伏应用市场发展较为迅速。

但目前我国的太阳能光伏发电技术与国外相比还有很大差距，主要表现为生产规模小、技术水平较低、电池效率低、成本高。

因此我国还必须不断改进技术，扩大生产规模，使我国的太阳能光伏发电产业更上新台阶［3-4］。

正因如此，加上由于传统的石化能源是不可再生资源，越来越近枯竭。

世界各国越来越达成必须加快发展的替代能源的共识。

从而加大了政策扶持力度，世界光伏产业呈现蓬勃发展是势头！光伏产品正在向大批量生产和规模化应用发展！2太阳能电池基础2.1 PN 结的形成过程P 型半导体和N 型半导体结合形成PN 结，在载流子的扩散作用下，N 区留下不可移动的正电中心，P 区留下不可移动的负电中心。

形成由N 区指向P 区得分内建电场E 。

内建电场又会导致载流子的反向漂移，随着内建电场的增强，载流子的漂移运动增强。

直到扩散的趋势和漂移的趋势可以相抗衡，载流子不再移动，空间电荷区保持一定的范围，PN 结处于热平衡状态。

2.2光生伏打效应及产生的条件（1）光生伏打效应即光生电动势产生的过程：电池的PN 结达到热平衡之后，在阳光的照射下，产生非平衡载流子。

在内建电场的作用下，N 区的少数非平衡载流子空穴向P 区移动，P 区的少数非平衡载流子电子向N 区移动。

结果使P 区电动势升高，N 区电动势降低，形成P 区指向N 区的光生电动势。

即PN 结的光生伏打效应。

（2）光生伏打效应产生的条件：A.在光照条件下，只要具有足够的能量入射光子进入在P-N 结区附近才能产生电子-空穴对。

B. P-N 结内建电场的分离作用，使N 区空穴向P 区移动，P 区的电子向N 区移动。

C. 电池材料具有太阳光谱响应电势能。

2.3太阳能电池的工作原理太阳电池是一个能量转换的器件。

太阳能电池是利用半导体光生伏打效应的半导体器件。

太阳电池工作时必须具备以下条件：首先，必须有光的照射，可以是单色光、太阳光或模拟太阳光等；其次，光子注入到半导体内后，激发出电子-空穴对，这些电子和空穴应该有足够长的寿命，在分离之前不会复合消失；第三，必须有一个静电场，电子-空穴在静电场的作用下分离，电子集中在一边，空穴集中在另一边；第四，被分离的电子、空穴由电极收集，输出到太阳能电池外，形成电流。

2.4太阳能电池的主要参数a.最大电流：短路电流so Ib.最大电压：开路电压OC Uc.最大功率： max max max U I P ⨯=d.填充因子FF:太阳能电池最大功率与最大电流和最大电压之积的比 oc so m U I U I FF ⨯⨯=me.转换效率η：inm m in m P U I P P ==η2.5太阳能光伏发电系统结构太阳能光伏发电系统是利用光伏组件半导体材料的“光伏”效应，将太阳光的辐射直接转换为电能的一种新型的发电系统。

它的规模可大可小，在发电过程中不会排放污染物质，具有安装方便，没有噪音，整个寿命期间几乎无需维护等优点。

太阳能光伏发电系统分为两大类，一类是太阳能光伏发电独立系统，另一类是太阳能光伏发电并网系统。

太阳能光伏发电独立系统主要包括太阳能电池组件、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分，其结构如图1所示。

图1太阳能光伏发电独立系统结构图本研究设计的家用太阳能光伏发电系统为独立发电系统，而家用太阳能光伏发电系统一般安装在比较偏远或偏僻的地区使用。

因此在设计过程中应充分考虑实际情况，一般应遵循经济适用原则，可靠性高、牢固耐用、容易维护、充分考虑地理、气候环境的影响［5-7］。

3太阳能电池组件3.1组件构成a.钢化玻璃低铁钢化玻璃（又称白玻璃），常见厚度在3.2毫米左右，在太阳电池光谱响应的波长范围内（320-1100NM）透光率达90%以上，对于大于1200NM的红外光有较高的反射率。

此玻璃同时耐紫外光线的辐照，透光率不下降。

钢化性能符合国标GB9963-88或者封装后的组件抗冲击性能达到国标GB9535-88地面用硅太阳能电池环境试验方法中规定的性能指标。

b.EVAEVA是一种热融胶粘剂，厚度在0.4毫米-0.6毫米之间，表面平整，厚度均匀，内含交联剂。