太阳能光伏发电的原理

    跟着全球经济的快速发展、人类的进步,人们对动力提出了越来越高的要求,开发新的动力已经成为当前人类面对的火急课题。
 
    由于火电需要焚烧煤、石油等化石燃料,一方面化石燃料蕴藏量有限,正面对着干涸的风险。另一方面焚烧燃料将排出CO2和硫的氧化物,会导致温室效应和酸雨,恶化地球环境。水电要吞没很多土地,有或许导致生态环境损坏,并且大型水库一旦溃崩,结果将无法想象,别的,一些国家的水力资源也是有限的,并且还要受时节的影响。核电在正常情况下固然是洁净的,但万一发生核泄漏,结果同样是可怕的。
 
    上述问题都迫使人们去寻觅新的动力。新动力要同时契合两个条件:一是蕴藏丰富,不会干涸;二是洁净,不会威胁人类和损坏环境。目前找到的新动力有:太阳能,风能,燃料电池。
 
    照射在地球上的太阳,能量十分巨大,太阳能照射在地球上大约40分钟,便足以供全球人类一年能量的消费。可以说,太阳能是取之不尽、用之不竭的动力。并且太阳能发电洁净,不发生公害。所以太阳能发电是应用广泛,前景光明的理想动力。
 
    太阳能光伏发电的原理:
 
    太阳能光伏发电是使用太阳能和半导体资料的电子学特性完成发电的。
 
    1、太阳能光伏发电的原理(光伏发电):太阳光照在半导体p-n结上,构成新的空穴电子对,在p-n结电场的效果下,空穴由n区流向p区,电子由p区流向n区,接通电路后就构成电流。这便是光电效应太阳能电池的作业原理。
 
    2、太阳能发电两种方法:一种是光—热—电转化方法,另一种是光—电直接转化方法。
 
    a、光—热—电转化方法:通过使用太阳辐射发生的热能发电,一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转化成工质的蒸气,再驱动汽轮机发电。前一个进程是光—热转化进程;后一个进程是热—电转化进程,与一般的火力发电相同.太阳能热发电的缺陷是功率很低而本钱很高,估计它的出资至少要比一般火电站贵5~10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要出资20~25亿美元,平均1kW的出资为2000~2500美元。因而,目前只能小规模地应用于特殊的场合,而大规模使用在经济上很不合算,还不能与一般的火电站或核电站相竞赛。
 
    b、光—电直接转化方法(光伏发电):使用光电效应,将太阳辐射能直接转化成电能。光—电转化的根本设备便是太阳能电池。
 
    能发生光伏效应的资料:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,构成P-N结。晶体硅为根本的电池资料。以晶体硅资料制备的太阳能电池主要包括:单晶硅太阳电池,铸造多晶硅太阳能电池,非晶硅太阳能电池和薄膜晶体硅电池。单晶硅电池具有电池转化功率高,安稳性好,可是本钱较高;非晶硅太阳电池则具有出产功率高,本钱低价,可是转化功率较低,并且功率衰减得比较快;铸造多晶硅太阳能电池则具有安稳的转化的功率,并且性能价格比高;薄膜晶体硅太阳能电池处在研发阶段。硅系列太阳能电池中,单晶硅和多晶硅的份额已超越百分之八十。
 
    太阳能电池出产进程大致可分为五个进程:a、提纯进程b、拉棒进程c、切片进程d、制电池进程e、封装进程。
 
    3、太阳能光伏发电进程:
 
    现以晶体为例描绘光发电进程。 当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅资料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,自由电子在P-N结两侧集聚构成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的效果下,将会有电流流过外部电路发生必定的输出功率。当许多个电池串联或并联起来就可以构成有较大输出功率的太阳能电池方阵。
 
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