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太陽(yáng)能產(chǎn)常識(shí)

太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)知多少

發(fā)布時(shí)間：2016-09-21

太陽(yáng)能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、水能等都來(lái)自太陽(yáng)能，廣義地說(shuō)，太陽(yáng)能包含以上各種可再生能源。對(duì)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換和利用主要有以下三種方式。

　　1.光-熱轉(zhuǎn)換

　　通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的屬于太陽(yáng)能熱利用技術(shù)，再利用熱能進(jìn)行發(fā)電的稱(chēng)為太陽(yáng)能熱發(fā)電，也屬于這一技術(shù)領(lǐng)域。

　　2.光-化學(xué)轉(zhuǎn)換

　　包括半導(dǎo)體電極產(chǎn)生電而電解水制氫、利用氫氧化鈣或金屬氧化物熱分解儲(chǔ)能等。

　　3.光-電轉(zhuǎn)換

　　是指太陽(yáng)能與電能的直接轉(zhuǎn)化和利用。通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用的屬于太陽(yáng)能光發(fā)電技術(shù)，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱(chēng)太陽(yáng)能光伏技術(shù)。本文主要介紹太陽(yáng)能光伏發(fā)電情況。

　　太陽(yáng)能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽(yáng)的輻射光通過(guò)半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過(guò)程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”，因此，太陽(yáng)能電池又稱(chēng)為“光伏電池”。

　　用于光伏電池的半導(dǎo)體材料是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的特殊物質(zhì)，和任何物質(zhì)的原子一樣，半導(dǎo)體的原子也是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成，半導(dǎo)體硅原子的外層有4個(gè)電子，按固定軌道圍繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)受到外來(lái)能量的作用時(shí)，這些電子就會(huì)脫離軌道而成為自由電子，并在原來(lái)的位置上留下一個(gè)“空穴”，在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。如果在硅晶體中摻入硼、鎵等元素，由于這些元素能夠俘獲電子，它就成了空穴型半導(dǎo)體，通常用符號(hào)P表示；如果摻入能夠釋放電子的磷、砷等元素，它就成了電子型半導(dǎo)體，以符號(hào)N代表。若把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合，交界面便形成一個(gè)P-N結(jié)。光伏電池的奧妙就在這個(gè)“結(jié)”上，P-N結(jié)就像一堵墻，阻礙著電子和空穴的移動(dòng)。當(dāng)光伏電池受到陽(yáng)光照射時(shí)，電子接受光能，向N型區(qū)移動(dòng)，使N型區(qū)帶負(fù)電，同時(shí)空穴向P型區(qū)移動(dòng)，使P型區(qū)帶正電。這樣，在P-N結(jié)兩端便產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，也就是通常所說(shuō)的電壓。這種現(xiàn)象就是上面所說(shuō)的“光生伏打效應(yīng)”。如果分別在P型層和N型層焊上金屬導(dǎo)線，接通負(fù)載，則外電路便有電流通過(guò)，如此形成的一個(gè)個(gè)電池元件，把它們串聯(lián)、并聯(lián)起來(lái)，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流，輸出功率。

　　光伏組件其實(shí)就是把單個(gè)的太陽(yáng)能電池片連接起來(lái)，封裝成防水組件，以防潮和防漏電。光伏組件一般是由玻璃基板，膠聯(lián)醋酸乙烯封裝薄膜(E V A )，硅片和相關(guān)線材及起保護(hù)固定作用的背板材料組成。制造光伏組件的半導(dǎo)體材料已知的有十幾種，如鍺、硅、硒、砷化鎵、磷化鎵、銻化銦等，因此，光伏組件的種類(lèi)也很多。目前，技術(shù)最成熟，并具有商業(yè)價(jià)值的太陽(yáng)能電池要算硅光伏電池，但從固體物理學(xué)上講，硅材料并不是最理想的光伏材料，這主要是因?yàn)楣枋情g接能帶半導(dǎo)體材料，其光吸收系數(shù)較低，所以研究其他光伏材料成為一種趨勢(shì)。其中，碲化鎘(C dT e)和銅銦硒(C uInSe2)被認(rèn)為是兩種非常有前途的光伏材料，目前已經(jīng)取得一定的進(jìn)展，但是距離大規(guī)模生產(chǎn)，并與晶體硅太陽(yáng)能電池抗衡還需要大量的工作去做。

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