光伏发电是什么

小白 问答 2021-12-20 07:42:12 阅读(...)

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

光伏发电 Photovoltaic power generation

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属原子内部的库仑力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。硅原子有 4 个外层电子,如果在纯硅中掺入有 5 个外层电子的原子如磷原子,就成为 N 型半导体;若在纯硅中掺入有 3 个外层电子的原子如硼原子,形成 P 型半导体。

当 P 型和 N 型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到 P-N 结后,电流便从 P 型一边流向 N 型一边,形成电流。

光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波(该频率称为极限频率 threshold frequency)照射下,某些物质内部的电子吸收能量后逸出而形成电流,即光生电。

多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等,就形成 P-N 结。然后采用丝网印刷,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂一层防反射涂层,电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件,就组成了大的电路板。

一般在组件四周包铝框,正面覆盖玻璃,反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备,就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电,需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储,也可输入公共电网。发电系统成本中,电池组件约占 50%,电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外 50%。

优点

无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的。中国的一次性能源储量远远低于世界的平均水平,大约只有世界总储量的 10%。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。

与常用的火力发电系统相比,光伏发电的优点主要体现于:

  1. 无枯竭危险;
  2. 安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害);
  3. 不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;例如,无电地区,以及地形复杂地区;
  4. 无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;
  5. 能源质量高;
  6. 使用者从感情上容易接受;
  7. 建设周期短,获取能源花费的时间短。

缺点

但是,太阳能电池板的生产却具有高污染、高能耗的特点,在现有的条件下,生产国内自己使用的电池板还说的过去,不过大量出口等于污染中国,造福世界了,据统计,生产一块 1m×1.5m 的太阳能板必须燃烧超过 40 公斤煤,但即使中国最没有效率的火力发电厂也能够用这些煤生产 130 千瓦时的电(一般一块 1mx1.6m 的太阳能板一年发电量在 250 千瓦时以上)——这足够让 2.2 瓦的发光二极管(LED)灯泡按照每天工作 12 小时计算发光 30 年。

  1. 照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;
  2. 获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
  3. 相对于火力发电,发电机会成本高。
  4. 光伏板制造过程中不环保。
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