光伏發(fā)電的意義

　　世界上越來越多的國家認(rèn)識(shí)到一個(gè)能夠持續(xù)發(fā)展的社會(huì)應(yīng)該是一個(gè)既能滿足社會(huì)需要，而又不危及后代人前途的社會(huì)。因此，盡可能多地用潔凈能源代替高含碳量的礦物能源，是能源建設(shè)應(yīng)該遵循的原則。隨著能源形式的變化，常規(guī)能源的貯量日益下降，其價(jià)格必然上漲，而控制環(huán)境污染也必須增大投資。

　　我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國，煤炭約占商品能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的76％，已成為我國大氣污染的主要來源。大力開發(fā)新能源和可再生能源的利用技術(shù)將成為減少環(huán)境污染的重要措施。能源問題是世界性的，向新能源過渡的時(shí)期遲早要到來。從長遠(yuǎn)看，太陽能利用技術(shù)和裝置的大量應(yīng)用，也必然可以制約礦物能源價(jià)格的上漲。

　　　　光伏發(fā)電工作原理

　　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?，多晶硅，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)生了躍遷，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。

　　如圖2.1所示，光伏電池單體實(shí)際是一個(gè)PN結(jié)，當(dāng)PN結(jié)處于平衡狀態(tài)時(shí)，PN結(jié)處有一個(gè)耗盡層，耗盡層中存在著勢(shì)壘電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由N區(qū)指向P區(qū)。光伏電池就是利用半導(dǎo)體材料的電子特性把光能直接轉(zhuǎn)換成電能的器件。

　　如圖2.2所示，當(dāng)PN結(jié)受到光照時(shí)，硅原子受光激發(fā)而產(chǎn)生電子空穴對(duì)，在勢(shì)壘電場(chǎng)的作用下，空穴向P區(qū)移動(dòng)，電子向N區(qū)移動(dòng)，從而P區(qū)就有過?？昭ǎ琋區(qū)就有過剩電子，在PN結(jié)附近形成與勢(shì)壘電場(chǎng)方向相反的光生電動(dòng)勢(shì)。光生電動(dòng)勢(shì)的部分抵消勢(shì)壘電場(chǎng)，另部分使P區(qū)帶正電、N區(qū)帶負(fù)電，從而在P區(qū)與N區(qū)之間產(chǎn)生光生伏打效應(yīng)。若在光伏電池單體兩側(cè)引出電極并接上負(fù)載，則負(fù)載就有“光生電流”流過，從而獲得功率輸出。

　　單體光伏電池不能直接作電源使用，應(yīng)按照電性能要求，將若干個(gè)光伏電池單體串并聯(lián)并封裝后形成光伏電池組件，它是單獨(dú)作為電源使用的最小單元，其功率為幾瓦至幾十瓦、百余瓦。光伏電池組件再經(jīng)過串并聯(lián)組合可形成光伏電池陣列，以滿足要求。

　　2.2 光伏電池的分類

　　光伏電池多為半導(dǎo)體材料制造，形式各樣，按其材料分類為：