光伏发电到底是什么?光伏发电是太阳能发电的其中一种形式。我们可以将太阳能发电分为热发电和光发电。
热发电就是先将太阳能转化为热能,再将热能转化为电能。如半导体或金属材料的温差发电,
光发电就是直接将光能转化为电能。光发电的形式包括光伏发电,光化学发电、光感应发电和光生物发电。目前得到实际且广范围运用的就是光伏发电。
光伏发电是太阳能光伏发电系统的简称,我们常看到的光伏板,可以将太阳照射到上面的能量全部吸收,然后通过光伏组件和逆变器将吸收到的光能直接转化为电能。
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,能克服金属内部引力做功,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。
太阳能光伏发电原理
光生伏打效应在液体和固体物质中都会发生,但是只有固体尤其是半导体pn结器件在太阳光照射下的光电转换效率较高。利用光生伏打效应原理制成晶体硅太阳能电池,可将太阳的光能直接转换成为电能。太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池,又称光伏电池,是太阳能光伏发电系统的基础和器件。太阳能转换成为电能的过程主要包括3个步骤:
(1)太阳能电池吸收一定能量的光子后,半导体内产生电子一空穴对,称为“光生载流子”,两者的电极性相反,电子带负电,空穴带正电。
(2)电极性相反的光生载流子被半导体pn结所产生的静电场分离开。
(3)光生载流电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极收集,并在外电路中产生电流,从而获得电能。
太阳能光伏发电原理如下图所示。当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收,光子的能量传递给硅原子,使电子发生跃迁,成为自由电子,在pn结两侧集聚形成电位差。当外部电路接通时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是光子能量转换成电能的过程。
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