光伏發(fā)電的原理
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。
太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。
光伏效應(yīng)
如果光線照射在太陽能電池上并且光在界面層被吸收,具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價(jià)鍵中激發(fā),以致產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。界面層附近的電子和空穴在復(fù)合之前,將通過空間電荷的電場(chǎng)作用被相互分離。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負(fù)電的P區(qū)運(yùn)動(dòng)。
通過界面層的電荷分離,將在P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生一個(gè)向外的可測(cè)試的電壓。此時(shí)可在硅片的兩邊加上電極并接入電壓表。對(duì)晶體硅太陽能電池來說,開路電壓的典型數(shù)值為0.5~0.6V。通過光照在界面層產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)越多,電流越大。界面層吸收的光能越多,界面層即電池面積越大,在太陽能電池中形成的電流也越大。
原理
太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上,形成新的空穴-電子對(duì),在p-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下,空穴由n區(qū)流向p區(qū),電子由p區(qū)流向n區(qū),接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。
太陽能發(fā)電有兩種方式,一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式,另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。
(1) 光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電,一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣,再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程;后一個(gè)過程是熱—電轉(zhuǎn)換過程,與普通的火力發(fā)電一樣.太陽能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而成本很高,估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴5~10倍。
(2) 光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光伏效應(yīng),將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能,光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件,是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管,當(dāng)太陽光照到光電二極管上時(shí),光電二極管就會(huì)把太陽的光能變成電能,產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源,具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽能電池壽命長(zhǎng),只要太陽存在,太陽能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用;與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比,太陽能電池不會(huì)引起環(huán)境污染。