【導讀】經過長期的技術發展——特別是在生態危機、化hua石shi能neng源yuan困kun境jing等deng多duo個ge重zhong大da關guan鍵jian課ke題ti的de刺ci激ji下xia

，太tai陽yang能neng在zai以yi轉zhuan換huan效xiao率lv和he成cheng本ben為wei核he心xin的de技ji術shu和he商shang業ye兩liang方fang麵mian的de關guan鍵jian難nan點dian上shang取qu得de了le巨ju大da突tu破po。太tai陽yang能neng是shi可ke再zai生sheng能neng源yuan和he可ke持chi續xu電dian力li設she施shi改gai造zao的de關guan鍵jian形xing式shi、實現碳中和傳播的重要途徑
，這不僅是全球共識
，也是美國、歐(ou)盟(meng)等(deng)經(jing)濟(ji)發(fa)達(da)國(guo)家(jia)目(mu)前(qian)所(suo)處(chu)的(de)實(shi)際(ji)情(qing)況(kuang)。同(tong)時(shi)，中(zhong)國(guo)也(ye)在(zai)出(chu)台(tai)相(xiang)應(ying)的(de)政(zheng)策(ce)指(zhi)導(dao)方(fang)針(zhen)
，大(da)幅(fu)增(zeng)加(jia)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)裝(zhuang)置(zhi)的(de)數(shu)量(liang)。為(wei)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)的(de)磁(ci)性(xing)元(yuan)件(jian)對(dui)於(yu)太(tai)陽(yang)能(neng)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)普(pu)及(ji)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)意(yi)義(yi)。

Part1 光伏發電應用與功率轉換

以設施等級為劃分依據，太陽能應用通常分為三類：住宅，x100W~xKW；商用，xKW ~ xMW
；公共事業
，xMW ~ xGW。由於太陽能應用廣泛，且具有可擴展性
，太陽能發電的相應功率轉換有幾種不同的方案可供選擇：

在轉換效率方麵

，有用於適應太陽輻射並根據電池溫度調節輸出的連續控製單元
；考(kao)慮(lv)到(dao)相(xiang)對(dui)發(fa)電(dian)成(cheng)本(ben)和(he)用(yong)電(dian)容(rong)量(liang)，有(you)用(yong)於(yu)離(li)網(wang)型(xing)發(fa)電(dian)的(de)分(fen)布(bu)式(shi)微(wei)電(dian)網(wang)和(he)用(yong)於(yu)柵(zha)極(ji)接(jie)電(dian)的(de)集(ji)中(zhong)式(shi)電(dian)站(zhan)
，尤(you)其(qi)是(shi)當(dang)光(guang)伏(fu)板(ban)數(shu)量(liang)增(zeng)加(jia)時(shi)，係(xi)統(tong)的(de)孤(gu)島(dao)風(feng)險(xian)和(he)並(bing)網(wang)設(she)備(bei)的(de)低(di)電(dian)壓(ya)穿(chuan)越(yue)（LVRT）會使得光伏發電的配置方案更複雜多變。

濾波電感、升壓電感、電源變壓器
、電抗器等磁性元件除了應用於相應的功率轉換之外，在其他方麵也廣泛應用；尤其是在典型的分布式光伏解決方案中，磁性元件成本更高（按百分比計），因此為光伏發電係統選擇合適的磁性元件對於太陽能的進一步普及具有重要的意義。

Part2 係統中光伏發電及功率轉換的原理

1 半導體基礎

由於光電轉換效率的關鍵要求，單晶矽異質結（HIT）太陽能電池（N襯底）是目前的重點發展類型（效率在25%左右）。目前占據安裝規模的主要份額的類型仍然是鋁背場（BSF）和PerC型如P 型基板電池（效率在 19% 和 21.5% 之間）。但隨著設備和主要材料（矽材料和低溫銀漿）的不斷研發和生產能力的提高，HIT成本將逐步降低，未來新裝的太陽能電池將以HIT型為主。

在本征半導體中，P型或N型半導體通過摻雜獲得足夠的載流子濃度。由於其窄帶隙，外界幹擾（如照明電磁輻射）可以激發內部原子產生更多的電子-空穴對。當不同類型的半導體形成PN結時，n型端在內部擴散電場的作用下會積聚更多的電子；而p型端則相反，最終在兩端形成驅動電壓並成為電源，即電池。這種內部光電效應稱為光伏效應。

相反的現象是LED通過電子空穴複合產生電光。兩者的PN結工作狀態為正偏
，但光伏電池為電源（光輻射驅動電流
，低功率密度）
，LED為負載（產生光的電力，高功率密度），因此
，光伏電池可以提供大電流
，LED 則受限於其散熱結構和尺寸而無法通過大電流（燒壞）。相關二極管結構
、電路符號及等效電路如下圖1所示：

圖1 光伏電池（HIT）和LED的結構、符號和等效電路

常見的典型的光伏電池（PV）輸出電流表示為：

其中：

i_sc—光照射產生的激發電流
；

i_Do—PN結的飽和電流
；

q–電子電荷為1.6×10⁻¹⁹C中；

K–玻爾茲曼常數為1.38×10⁻²³J/K
；

A–1～2之間的理想常數；

T–PN結溫度

q/AKT是輻照的弱相互作用，隨輻照強度而變化；通常