太陽能光伏發(fā)電原理

    太陽能光伏發(fā)電的基本原理是利用光伏電池的光生伏打效應(yīng)直接把太陽的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電方式。太陽能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換器就是光伏電池，也叫太陽能電池。當(dāng)太陽光照射到由P、N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的光伏電池上時(shí)，其中一部分光線被反射，一部分光線被吸收，還有一部分光線透過了電池片。被吸收的光能激發(fā)被束縛的高能級(jí)狀態(tài)下的電子，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在PN結(jié)的內(nèi)建電廠作用下，電子，空穴相互運(yùn)動(dòng)，N區(qū)的空穴向P區(qū)運(yùn)動(dòng)，P區(qū)的電子向N區(qū)運(yùn)動(dòng)，這使光伏電池的受光面有大量的負(fù)電荷積累，而在電池的被光面有大量正電荷積累，若在電池兩端接上負(fù)載，負(fù)載上就有電流通過。當(dāng)光線一直照射時(shí)，負(fù)載上將有電流源源不斷地流過。

    單片光伏電池就是一個(gè)薄片狀的半導(dǎo)體PN結(jié)。標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，額定輸出電壓為0.48V為了獲得較高的輸出電壓和較大的功率容量，往往要把多片光伏電池連接在一起使用。光伏電池的輸出功率是隨機(jī)的，不同時(shí)間、不同地點(diǎn)、不同安裝方式下，同一塊光伏電池的輸出功率也是不同的。

    太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行模式，分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)。

    太陽能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換器是太陽能電池，又稱光伏電池。太陽能電池發(fā)電的原理是光生伏打效應(yīng)。當(dāng)太陽能(或其他光)照射到太陽能電池上時(shí)，電池吸收光能，產(chǎn)生光生電子-空穴時(shí)。在電池內(nèi)建電場(chǎng)作用下，光生電子和空穴被分離，電池兩端出現(xiàn)異號(hào)電荷的積累，即產(chǎn)生‘光生電壓’，這就是‘光生伏打效應(yīng)’，若在內(nèi)建電場(chǎng)的兩側(cè)引出電極并接上負(fù)載，則負(fù)載就有‘光生電流’流過，從而獲得功率輸出。這樣，太陽的光能就直接變成了可以付諸實(shí)用的電能。

可把上述太陽能電池將光能轉(zhuǎn)換成電能的工作原理概括為如下3個(gè)主要過程:1太陽能電池吸收一定能量的光子后，半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，稱為‘光生載流子’，兩者的電性相反，電子帶負(fù)點(diǎn)，空穴帶正電；2電性相反的光生載流子被半導(dǎo)體p-n結(jié)所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)分離開；3光生流子電子和空穴分別被太陽能電池的正丶負(fù)極所收集，并在外電路中產(chǎn)生電流，從而獲得電能。

太陽能發(fā)電被稱為理想的新能源。①無枯竭危險(xiǎn)；②安全可靠，無噪聲，無污染排放外，干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢(shì)；④無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦建設(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。