太陽能是什么，到太陽能應用的相關技術講解，我相信許多人對太陽能有一個大致的了解。讓我們談談太陽能應用技術中的光伏發(fā)電。主要有兩個方面：原理，優(yōu)勢。

地面集中式太陽能應用

太陽能光伏發(fā)電原理

光電效應可以在液體和固體材料中發(fā)生，但是只有固體（特別是半導體PN結器件）在陽光下具有更高的光電轉換效率。利用光伏效應原理制造晶體硅太陽能電池，可以將太陽的光能直接轉換為電能。太陽能光伏發(fā)電的能量轉換器是太陽能電池，又稱光伏電池，是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎和核心設備。太陽能轉化為電能的過程主要包括三個步驟：

（1）太陽能電池吸收一定的光子能量后，在半導體中產生電子-空穴對，稱為“光生載流子”。兩者的極性相反。電子帶負電，空穴帶正電。

（2）極性相反的光生載流子被半導體PN結產生的靜電場隔開。

（3）產生光的載流電子和空穴分別被太陽能電池的正極和負極收集，并在外部電路中產生電流以獲得電能。

下圖顯示了太陽能光伏發(fā)電的原理。當光照射太陽能電池的表面時，部分光子會被硅材料吸收，并且光子的能量會轉移到硅原子上，從而使電子經歷躍遷并變成自由電子，這些電子會聚在一起形成一個PN結兩側的電位差。當外部電路打開時，在該電壓的作用下，電流將流過外部電路以產生一定的輸出功率。該過程的本質是將光子能量轉換為電能的過程。

在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總效率η由太陽能電池組件的光電轉換效率，控制器效率，電池效率，逆變器效率和負載效率確定。目前，太陽能電池的光電轉換效率僅為17％左右。因此，提高太陽能電池模塊的光電轉換效率，降低太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位電力成本是太陽能光伏發(fā)電產業(yè)化的重點和難點。自太陽能電池問世以來，晶體硅一直是主要材料。目前對硅太陽能電池轉換效率的研究主要集中在增加能量吸收表面（例如使用雙面電池減少反射），使用吸氣技術和鈍化技術來提高硅太陽能電池的轉換效率，以及-薄細胞等方面。

當前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于以下三個主要領域。

（1）為非電力場合提供電力，主要是為廣大非電力地區(qū)的居民的生活和生產提供電力，并為微波中繼站和移動電話基站提供電力。

（2）太陽能日用電子產品，例如各種太陽能充電器，太陽能路燈和太陽能草坪燈。

（3）并網發(fā)電，即進入國家電網。我國的光伏并網發(fā)電已經非常成熟。從2013年開始，國家發(fā)布了一系列光伏發(fā)電促進政策，鼓勵在條件允許的情況下在工商業(yè)區(qū)，家庭和公共建筑中建設光伏發(fā)電設施。

太陽能發(fā)電的優(yōu)勢

通過對幾種常見的新能源，如生物質能，水能，風能和太陽能的比較分析，可以清楚地看到太陽能具有以下獨特的優(yōu)勢。

（1）光伏發(fā)電具有經濟優(yōu)勢。

太陽能利用的經濟學可以從兩個方面看：一是太陽能是取之不盡，用之不竭的，接收太陽能時不征收“稅”，可以在任何地方使用。第二，在目前的技術發(fā)展水平上，使用一些太陽能已經很經濟了。隨著科學技術的發(fā)展和人類對太陽能技術的開發(fā)利用的突破，太陽能利用的經濟學將越來越明顯。如果說20世紀是石油的世紀，那么21世紀就是可再生能源的世紀（太陽能的世紀）。

從太陽能光伏電站的建設成本來看，隨著太陽能光伏發(fā)電的大規(guī)模應用和推廣，特別是上游晶體硅產業(yè)的成熟和光伏發(fā)電技術的發(fā)展，平臺的聯(lián)合開發(fā)利用隨著建筑物屋頂和外墻的使用將變得越來越高。太陽能光伏發(fā)電的建設成本越來越低。與其他可再生能源相比，它已經具有相同的經濟優(yōu)勢，并且隨著國家均價政策的實施，其受歡迎程度將越來越大。

（2）太陽能是一種取之不盡的可再生能源。

經測算，一年內到達地球表面的太陽能總量約為1.892×10 ^ 24噸標準煤，是目前世界主要能源探明儲量的10,000倍。太陽的壽命至少為40億年。與人類歷史相比，太陽能可以持續(xù)為地球供電的時間可以說是無限的。這就決定了太陽能的開發(fā)利用將是人類解決傳統(tǒng)能源短缺和枯竭的最有效途徑。方式。

（3）對環(huán)境無污染。

像風能，潮汐能和其他清潔能源一樣的太陽能，在其開發(fā)和利用過程中幾乎不會產生污染。除了其無限的儲量外，它還是人類理想的替代能源。由于傳統(tǒng)的化石燃料（煤，石油和天然氣）在使用過程中會散發(fā)大量有毒有害物質，會嚴重污染水，土壤和大氣，引起溫室效應和酸雨，嚴重危害居住環(huán)境和人類的健康。迫切需要開發(fā)新的和相對清潔的替代能源，作為一種相對理想的清潔能源，太陽能越來越受到世界各國的關注。

從目前各種發(fā)電方式的碳排放率(g/kW·h)來看，不計算其上游環(huán)節(jié)：煤發(fā)電為275g/kW·h,油發(fā)電為204g/kW·h,天然氣發(fā)電為181g/kW·h,風力發(fā)電為20g/kW·h,而太陽能光伏發(fā)電則接近零排放。并且，在發(fā)電過程中沒有廢渣、廢料、廢水、廢氣排出，沒有噪聲，不產生對人體有害的物質，不會污染環(huán)境。

光伏發(fā)電無污染

（1）能量轉換環(huán)節(jié)最少。

從能源轉換環(huán)節(jié)的角度來看，太陽能光伏發(fā)電直接將太陽輻射能轉換為電能。在所有可再生能源利用中，太陽能光伏發(fā)電具有最少的轉換環(huán)節(jié)和最直接的利用。一般而言，在整個生態(tài)環(huán)境的能量流中，隨著轉換鏈接的增加和轉換鏈的延長，能量損失將呈幾何級數(shù)增長，同時大大增加了整個系統(tǒng)的建設，運營成本和不穩(wěn)定性。目前，晶體硅太陽能電池的光電轉換效率實用水平為15％-20％，實驗室最高水平已達到35％。

（2）最經濟，最環(huán)保。

從資源條件的角度來看，尤其是土地占用，生物質和風能的要求更高，而太陽能的利用則非常靈活。如果太陽能光伏發(fā)電占據(jù)一個陸地區(qū)域，那么風力發(fā)電量將是太陽能的8到10倍，生物質能則是太陽能的100倍。就水力發(fā)電而言，大型水壩的建成常常需要淹沒數(shù)十平方公里到數(shù)百平方公里的土地。相比之下，太陽能發(fā)電不需要占用更多土地。屋頂和墻壁可以用作太陽能光伏發(fā)電的場所。也可以利用我國廣闊的沙漠。通過在沙漠上建立太陽能光伏發(fā)電基地，可以直接減少沙漠面積。從該區(qū)域到地面的直接太陽輻射有效地降低了表面溫度和蒸發(fā)量，這使得植物能夠在很大程度上存活和生長，穩(wěn)定并減少沙丘，并從自然界中獲得清潔和可再生的能源。 。

（3）可免費使用，無需運輸。

人類可以通過專門的技術和設備將太陽能轉化為熱能或電能，并在沒有運輸?shù)那闆r下就地使用，以造福全人類。人類使用太陽能作為一種取之不盡的能源，也是免費的。盡管緯度和氣候條件的差異導致了太陽輻射的不均勻，但是與其他能源相比，太陽能在地球上的大多數(shù)地區(qū)都是通用的，可以在本地使用。這為缺乏常規(guī)能源解決能源問題的國家和地區(qū)提供了光明的前景。