光伏发电的基本原理如图l 所示。半导体材
料组成的PN 结两侧因多数载流子(N 区中的电子
和P 区中的空穴) 向对方的扩散而形成宽度很窄
的空间电荷区w ,建立自建电场Ei 。它对两边多
数载流子是势垒,阻挡其继续向对方扩散,但它对
两边的少数载流子(N 区中的空穴和P 区中的电
子) 却有牵引作用,能把它们迅速拉到对方区域。
稳定平衡时,少数载流子极少,难以构成电流和输
出电能。但是,当太阳光照射到PN 结时,如图l
(a) 、(b) 所示,以光子的形式与组成PN 结的原子
价电子碰撞,产生大量处于非平衡状态的电子-
空穴对,其中的光生非平衡少数载流子在内建电
场Ei 的作用下,将P 区中的非平衡电子驱向N
区,N 区中的非平衡空穴驱向P 区,从而使得N 区
有过剩的电子,P 区有过剩的空穴。这样在PN 结
附近就形成与内建电场方向相反的光生电场
Eph。光生电场除一部分抵消内建电场外,还使P
型层带正电,N 型层带负电,在N 区和P 区之间的
薄层产生光生电动势。当接通外部电路时,就会产
生电流,输出电能。当把众多这样小的太阳能光伏
电池单元通过串并联的方式组合在一起构成光伏
阵列,就会在太阳能作用下输出足够大的电能。

图

1 

　太阳能光伏发电的原理图

2 

　太阳能光伏发电技术

太阳能光伏发电系统是由光伏电池板、控制
器和电能储存及变换环节构成的发电与电能变换
系统。随着全球光伏产业的迅速发展,从电池板
的生产到电力电子变换器的设计,众多的光伏发
电相关技术都得到了极大的发展,对于一个光伏
发电系统,太阳能电池技术、光伏阵列的最大功率
跟踪(Maximum Power Point Tracking ,MPPT) 技术、
聚光器技术、孤岛效应检测技术等都是系统运行
所涉及到的重要技术

[2 - 5 ] 

。

2. 1 　太阳能电池技术
光伏电池是太阳能光伏发电系统中基本核心
部件,它的大规模应用需要解决两大难题:一是提
高光电转换效率;二是降低生产成本。以硅片为
基础的第一代光伏电池,其技术虽已经发展成熟,
但成本一直高居不下。基于薄膜技术的第二代光
伏电池中,很薄的光电材料被铺在非硅材料的衬
底上,大大减少了半导体材料的消耗,且易于批量
自动化生产,从而大大降低光伏电池的成本。国
际上已经开发出电池效率在15 %以上、组件效率