光伏發電的主要原理是半導體的光電效應。光子照射到金屬上時,它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收,電子吸收的能量足夠大,能克服金屬原子內部的庫侖力做功,離開金屬表面逃逸出來,成為光電子。硅原子有4個外層電子,如果在純硅中摻入有5個外層電子的原子如磷原子,就成為N型半導體;若在純硅中摻入有3個外層電子的原子如硼原子,形成P型半導體。當P型和N型結合在一起時,接觸面就會形成電勢差,成為太陽能電池。當太陽光照射到P-N結后,電流便從P型一邊流向N型一邊,形成電流。
無論從世界還是從中國來看,常規能源都是很有限的。中國的一次性能源儲量遠遠低于世界的平均水平,大約只有世界總儲量的10%。太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源,具有充分的清潔性、的安全性、相對的廣泛性、確實的命和免維護性、資源的充足性及潛在的經濟性等優點,在長期的能源戰略中具有重要地位。
與常用的火力發電系統相比,光伏發電的優點主要體現于: ①無枯竭危險; ②安全可靠,無噪聲,排放外,干凈(); ③不受資源分布地域的限制,可利用建筑屋面的優勢;例如,無電地區,以及地形復雜地區; ④無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電; ⑤能源質量高; ⑥使用者從感情上容易接受; ⑦建設周期短,獲取能源花費的時間短。
晶硅光伏組件安裝后,暴曬50——100天,效率衰減約2——3%,此后衰減幅度大幅減緩并穩定有每年衰減0.5——0.8%,20年衰減約20%。單晶組件衰減要約少于多晶組件。非晶光做組件的衰減約低于晶硅。 因此,提升轉化率、降低每瓦成本仍將是光伏未來發展的兩大主題。無論是哪種方式,大規模應用如果能夠將轉化率提升到30%,成本在每千瓦五千元以下(和水電相平),那么人類將在核聚變發電研究成功之前得到為廣泛、清潔、廉價的幾乎無限的可靠新能源。
分布式光伏發電系統的基本設備包括光伏電池組件、光伏方陣支架、直流匯流箱、直流配電柜、并網逆變器、交流配電柜等設備,另外還有供電系統監控裝置和環境監測裝置。其運行模式是在有太陽輻射的條件下,光伏發電系統的太陽能電池組件陣列將太陽能轉換輸出的電能,經過直流匯流箱集中送入直流配電柜,由并網逆變器逆變成交流電供給建筑自身負載,多余或不足的電力通過聯接電網來調節。
在有光照(無論是太陽光,還是其它發光體產生的光照)情況下,電池吸收光能,電池兩端出現異號電荷的積累,即產生“光生電壓”,這就是“光生伏應”。在光生伏應的作用下,太陽能電池的兩端產生電動勢,將光能轉換成電能,是能量轉換的器件。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。
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