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      精彩詞條

      太陽能光伏

      補(bǔ)充:0  瀏覽:19774  發(fā)布時(shí)間:2012-4-9

       


         太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng),將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng),有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲(chǔ)能裝置,主要用于無電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和人口分散地區(qū),整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)很高;在有公共電網(wǎng)的地區(qū),光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)連接并網(wǎng)運(yùn)行,省去蓄電池,不僅可以大幅度降低造價(jià),而且具有更高的發(fā)電效率和更好的環(huán)保性能。
      光伏板組件
        光伏板組件是一種暴露在陽光下便會(huì)產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置,由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動(dòng)的部分,故可以長(zhǎng)時(shí)間操作而不會(huì)導(dǎo)致任何損耗。簡(jiǎn)單的光伏電池可為手表及計(jì)算機(jī)提供能源,較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明,并為電網(wǎng)供電。 光伏板組件可以制成不同形狀,而組件又可連接,以產(chǎn)生更多電力。近年,天臺(tái)及建筑物表面均會(huì)使用光伏板組件,甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分,這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。
      什么是太陽能光伏技術(shù)
        太陽是能量的天然來源。地球上每一個(gè)活著的生物之所以具有發(fā)揮作用的能力,甚至于是它的生存,都是由于直接或間接來自于太陽的能量。我們的地球處在離太陽差不多有一億英里的地方。它所截取的輻射能已經(jīng)少到令人難以置信 的程度,即大約千萬分之三,即使這么小的一點(diǎn)能量, 實(shí)際上比整個(gè)世界目前現(xiàn)有的發(fā)電能力還大十萬倍!目前全世界尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家開始感到能量短缺,因此,人們開始求助于太陽能,以解決能源危機(jī)。
        太陽能每天都能無限供應(yīng),而且數(shù)量龐大。如果在大的電廠利用,就減少了溫室效應(yīng),有些能源專家和環(huán)境保護(hù)的專家則認(rèn)為,在滿足人類今后能量需要方面,太陽能的熱影響比任何其他替換品的熱影響要小得多。作為一種不污染環(huán)境,又取之不盡的新能源,它無處不在。尤其是在電力供力方面,有專家認(rèn)為太陽能發(fā)電最終將在電力供應(yīng)中占20%。
        太陽能是一種輻射能,太陽能發(fā)電意味著---要將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能,它必須借助于能量轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換成為電能。將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的過程確切地說應(yīng)叫光伏效應(yīng)。不需要借助其它任何機(jī)械部件,光線中的能量被半導(dǎo)體器件的電子獲得,于是就產(chǎn)生了電能。這種把光能轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換器,就是太陽能電池。太陽能電池也同晶體管一樣,是由半導(dǎo)體組成的。它的主要材料是硅,也有一些其他合金。用于制造太陽能電池的高純硅,要經(jīng)過特殊的提純處理制作。太陽能電池只要受到陽光或燈光的照射,就能夠把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,使電流從一方流向另一方,一般就可發(fā)出相當(dāng)于所接收光能的10~20% 的電來。一般來說,光線越強(qiáng),產(chǎn)生的電能就越多。為了使太陽能電池板最大限度地減少光反射,將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,一般在它的上面都蒙上一層可防止光反射的膜?使太陽能板的表面呈紫色。它的工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)。所謂光生伏打效應(yīng)就是當(dāng)物體受光照時(shí),物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時(shí),就會(huì)在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓(叫做光生電壓)。這種現(xiàn)象就是著名的光生伏打效應(yīng)。使PN結(jié)短路,就會(huì)產(chǎn)生電流。
        太陽能發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)在于:太陽能電池可以設(shè)置在房頂?shù)绕綍r(shí)不使用的空間,無噪音、壽命長(zhǎng),而且一旦設(shè)置完畢就幾乎不要需要調(diào)整。現(xiàn)在只要將屋頂上排滿太陽能電池,就可以實(shí)現(xiàn)家中用電的自給,F(xiàn)今太陽能的主要用途已不再是小規(guī)模的,從性質(zhì)上來說,是專業(yè)化的。它從軍事領(lǐng)域、通信領(lǐng)域到城市建設(shè)領(lǐng)域等都起到了重大的作用。委內(nèi)瑞拉還推出廉價(jià)太陽能車、歐洲科學(xué)家研制出輕便的可穿在身上的太陽能電池。目前,太陽能的利用存在著巨大的發(fā)展空間,有關(guān)的技術(shù)有可能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)突破。它已被許多發(fā)達(dá)國(guó)家作為其能源戰(zhàn)略的一個(gè)重要組成部分。
      太陽能電池發(fā)電原理
        太陽電池是一對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種,如:?jiǎn)尉Ч瑁嗑Ч,非晶硅,砷化鎵,硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同,現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅,形成P-N結(jié)。當(dāng)光線照射太陽電池表面時(shí),一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發(fā)生了越遷,成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差,當(dāng)外部接通電路時(shí),在該電壓的作用下,將會(huì)有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過程的的實(shí)質(zhì)是:光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。
      晶體硅太陽電池的制作過程
        “硅”是我們這個(gè)星球上儲(chǔ)藏最豐量的材料之一。自從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后,它幾乎改變了一切,甚至人類的思維,20世紀(jì)末.我們的生活中處處可見“硅”的身影和作用,晶體硅太陽電池是近15年來形成產(chǎn)業(yè)化最快。生產(chǎn)過程大致可分為五個(gè)步驟:a、提純過程 b、拉棒過程 c、切片過程 d、制電池過程 e、封裝過程。
      太陽電池的應(yīng)用
        上世紀(jì)60年代,科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽電池應(yīng)用于空間技術(shù)——通信衛(wèi)星供電,上世紀(jì)末,在人類不斷自我反省的過程中,對(duì)于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加親切,不僅在空間應(yīng)用,在眾多領(lǐng)域中也大顯身手。如:太陽能庭院燈、太陽能發(fā)電戶用系統(tǒng)、村寨供電的獨(dú)立系統(tǒng)、光伏水泵(飲水或灌溉)、通信電源、石油輸油管道陰極保護(hù)、光纜通信泵站電源、海水淡化系統(tǒng)、城鎮(zhèn)中路標(biāo)、高速公路路標(biāo)等。在世紀(jì)之交前后期間,歐美等先進(jìn)國(guó)家光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)及邊遠(yuǎn)地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向。太陽電池與建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)。

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