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光伏發電原理

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光伏發電原理

發布日期:2018-06-14 作者: 點擊:

光伏發電原理 


光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變爲電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯後進行封裝保護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電裝置。



光伏效應

如果光線照射在太陽能電池上並且光在界面層被吸收,具有足夠能量的光子能夠在P型矽和N型矽中將電子從共價鍵中激發,以致産生電子-空穴對。界面層附近的電子和空穴在複合之前,將通過空間電荷的電場作用被相互分離。電子向帶正電的N區和空穴向帶負電的P區運動。

通過界面層的電荷分離,將在P區和N區之間産生一個向外的可測試的電壓。此時可在矽片的兩邊加上電極並接入電壓表。對晶體矽太陽能電池來說,開路電壓的典型數值爲0.5~0.6V。通過光照在界面層産生的電子-空穴對越多,電流越大。界面層吸收的光能越多,界面層即電池面積越大,在太陽能電池中形成的電流也越大。

原理

太陽光照在半導體p-n結上,形成新的空穴-電子對,在p-n結內建電場的作用下,空穴由n區流向p區,電子由p區流向n區,接通電路後就形成電流。這就是光電效應太陽能電池的工作原理。

太陽能發電有兩種方式,一種是光—熱—電轉換方式,另一種是光—電直接轉換方式。

(1) 光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电,一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气,再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程;后一个过程是热—电转换过程,与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高,估计它的投资至少要比普通火电站贵5~10倍。

(2) 光—电直接转换方式该方式是利用光伏效應,将太阳辐射能直接转换成电能,光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能電池方陣了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染。

系統組成

光伏發電系統是由太陽能電池方陣,蓄電池組,充放電控制器,逆變器,交流配電櫃,太陽跟蹤控制系統等設備組成。其部分設備的作用是:

電池方陣

在有光照(無論是太陽光,還是其它發光體産生的光照)情況下,電池吸收光能,電池兩端出現異號電荷的積累,即産生“光生電壓”,這就是“光生伏特效應”。在光生伏特效應的作用下,太陽能電池的兩端産生電動勢,將光能轉換成電能,是能量轉換的器件。太陽能電池一般爲矽電池,分爲單晶矽太陽能電池,多晶矽太陽能電池和非晶矽太陽能電池三種。

蓄電池組

其作用是贮存太阳能電池方陣受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄電池組的基本要求是:a.自放电率低;b.使用寿命长;c.深放电能力强;d.充电效率高;e.少维护或免维护;f.工作温度范围宽;g.价格低廉。

控制器

是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素,因此能控制蓄電池組过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。

逆變器

是將直流電轉換成交流電的設備。由于太陽能電池和蓄電池是直流電源,

而负载是交流负载时,逆變器是必不可少的。逆變器按运行方式,可分为独立运行逆變器和并网逆變器。独立运行逆變器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。并网逆變器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆變器按输出波型可分为方波逆變器和正弦波逆變器。方波逆變器电路简单,造价低,但谐波分量大,一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆變器成本高,但可以适用于各种负载。

以上由湖北光伏發電廠家和大家分享!

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