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太阳能光伏发电的原理及安装优势

从太阳能是什么到太阳能应用的相关技术讲解,相信很多人对太阳能有了一个大概的了解了,下面说说太阳能应用技术中的光伏发电,主要两个方面:原理及其优势。

1、太阳能光伏发电原理

光生伏打效应在液体和固体物质中都会发生,但是只有固体(尤其是半导体PN结器件)在太阳光照射下的光电转换效率较高。利用光生伏打效应原理制成晶体硅太阳能电池,可将太阳的光能直接转换成为电能。太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池,又称光伏电池,是太阳能光伏发电系统的基础和核心器件。太阳能转换成为电能的过程主要包括3个步骤:

(1)太阳能电池吸收一定能量的光子后,半导体内产生电子一空穴对,称为“光生载流子”,两者的电极性相反,电子带负电,空穴带正电。

(2)电极性相反的光生载流子被半导体PN结所产生的静电场分离开。

(3)光生载流电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极收集,并在外电路中产生电流,从而获得电能。

太阳能光伏发电原理如下图所示。当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收,光子的能量传递给硅原子,使电子发生跃迁,成为自由电子,在PN结两侧集聚形成电位差。当外部电路接通时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是光子能量转换成电能的过程。

在太阳能发电系统中,系统的总效率η由太阳能电池组件的光电转换效率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等决定。目前,太阳能电池的光电转换效率只有17%左右。因此,提高太阳能电池组件的光电转换效率、降低太阳能光伏发电系统的单位功率造价,是太阳能光伏发电产业化的重点和难点。自太阳能电池问世以来,晶体硅作为主要材料保持着统治地位。目前对硅太阳能板电池转换效率的研究,主要围绕着加大吸能面(如采用双面电池减小反射)、运用吸杂技术和钝化工艺提高硅太阳能电池的转换效率、电池超薄型化等方面。

目前,太阳能光伏电站系统主要应用于以下3个大的方面。

(1)为无电场合提供电源,主要为广大无电地区居民生活生产提供电力,为微波中继站和移动电话基站提供电源等。

(2)太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等。

(3)并网发电,即接入国家电网。我国光伏并网发电已经很成熟了,从2013年开始,国家出台了一系列的光伏发电促进政策,鼓励有条件的地区工商业和户用、公共建筑等建设光伏发电设施



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