一、光伏發(fā)電簡介

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)。主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，主要部件由電子元器件構(gòu)成。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。

二、光伏發(fā)電原理

光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，指半導(dǎo)體在受到光照射時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)勢的現(xiàn)象。太陽光照在半導(dǎo)體P－N結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在P－N結(jié)內(nèi)建電場的作用下，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。

光伏組件的原材料主要是硅。

 硅原子最外層有 4個(gè)電子，其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，因此需要與另外四個(gè)硅原子共享自己的 4 個(gè)電子，來使自己的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定下來。如下圖：

此時(shí)硅原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，產(chǎn)生電流需要有自由電荷（電子）定向移動(dòng)，常向其中添加：磷（P ）、硼（B ）。

添加磷（P ）時(shí)，磷原子最外層有5 個(gè)電子，與硅原子結(jié)合起來（如下圖）后，多出了一個(gè)電子。這種硅我們叫做 N型硅（呈電中性）。

添加硼（B ）時(shí)，硼原子最外層有3 個(gè)電子，與硅原子結(jié)合（如下圖）后，少了一個(gè)電子（出現(xiàn)了空穴，需要電子填充）。這種硅我們叫做 P型硅（呈電中性）。

此時(shí)N 型硅多了電子，而P 型硅又迫切需要電子，于是就將一個(gè) P型硅與一個(gè) N 型硅結(jié)合起來。N 型硅中的電子向 P型硅中移動(dòng)，靠前的電子移動(dòng)速度較快，就與最先遇到的空穴結(jié)合。原本電中性的 N 型硅失去電子后帶正電，同時(shí)P 型硅因獲得了電子而帶負(fù)電，于是就在中間部分形成了一個(gè)從 N型硅指向 P 型硅的內(nèi)部電場，中間這個(gè)結(jié)節(jié)就是我們所謂的P－N 結(jié)。具體如下圖：P－N 結(jié)的形成。

通過內(nèi)電場的電場力推著P－N 結(jié)中的自由電子定向移動(dòng)，光子照射到金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中某個(gè)電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬原子內(nèi)部的庫侖力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子 ，造成空穴，因?yàn)閮?nèi)電場力，這些自由電子不斷地從N 型跑到 P型硅中，如果電池外接一根導(dǎo)線，電子就會(huì)沿著導(dǎo)線跑一圈消耗完吸收的能量后又回到 P－N 結(jié)中，重新獲得能量繼續(xù)跑。

總結(jié)而言，太陽光不斷打破P－N 結(jié)內(nèi)電場的平衡，持續(xù)的光照，使得N 型硅中的電子活躍起來。

在實(shí)際工藝生產(chǎn)過程中，是在N 型硅表面摻雜硼或者在P 型硅表面摻雜磷，以此在交界處形成P－N 結(jié)。

三、光伏發(fā)電特點(diǎn)

四、光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換率

1.單晶硅大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率： 19.8—— 21% ；大多在17.5% ；

2.多晶硅大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率： 18—— 18.5% ；大多在16% ；

3.砷化鎵太陽能電池組的轉(zhuǎn)化率比較高，約 23%；

五、光伏發(fā)電系統(tǒng)分類

1.獨(dú)立光伏發(fā)電

獨(dú)立光伏發(fā)電也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。

2. 并網(wǎng)光伏發(fā)電

并網(wǎng)光伏發(fā)電就是太陽能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電之后直接接入公共電網(wǎng)?？梢苑譃閹铍姵氐暮筒粠铍姵氐牟⒕W(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。

3. 分布式光伏發(fā)電

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求。

六、光伏發(fā)電結(jié)構(gòu)組成

1. 電池方陣

太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。

2. 蓄電池組

作用是貯存太陽能電池方陣受光照時(shí)發(fā)出的電能并可隨時(shí)向負(fù)載供電。

3. 控制器

是能自動(dòng)防止蓄電池過充電和過放電的設(shè)備。

4.  逆變器

將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備。

5.  跟蹤系統(tǒng)

讓太陽能電池板能夠時(shí)刻正對太陽，發(fā)電效率達(dá)到最佳狀態(tài)。

七、光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域

END

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