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太阳能电池板发电原理

时间:2020-06-18 返回列表

太阳能电池板发电原理

太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件 。能爆发光伏效应的质料有许多种,如:单晶硅,多晶硅, 非晶硅,砷化镓,硒铟铜等 。它们的发电原理基内幕同,现以晶体硅为例描述光发电历程 。 P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结 。

当光线照射太阳电池外貌时,一部分光子被硅质料吸收;光子的能量通报给了硅原子,使电子爆发了跃迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路爆发一定的输出功率 。这个历程的的实质是:光子能量转换成电能的历程 。

太阳能发电方法太阳能发电有两种方法,一种是光—热—电转换方法,另一种是光—电直接转换方法 。

1) 光—热—电转换方法通过利用太阳辐射爆发的热能发电,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 。前一个历程是光—热转换历程;后一个历程是热—电转换历程,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本钱很高,预计它的投资至少要比普通火电站贵5~10倍 。一座1000MW的太阳能热电站需要投资20~25亿美元,平均1kW的投资为2000~2500美元 。因此,适用小规模特殊的场合,而大规模利用在经济上很不对算,还不可与普通的火电站或核电站相竞争 。

2) 光—电直接转换方法该方法是利用光电效应,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酿成电能,爆发电流 。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电池方阵了 。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,只要太阳保存,太阳能电池就可以一次投资而恒久使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起情况污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用的太阳能电池组,这是其它电源无法相比的

功率盘算

太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池配合组成;太阳能直流发电系统则不包括逆变器 。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源,就要凭据用电器的功率,合理选择各部件 。下面以100W输出功率,每天使用6个小时为例,介绍一下盘算要领:

1.首先应盘算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗):若逆变器的转换效率为90%,则当输出功率为100W时,则实际需要输出功率应为100W/90%=111W;若按每天使用5小时,则输出功率为111W*5小时=555Wh 。

2.盘算太阳能电池板:按每日有效日照时间为6小时盘算,再考虑到充电效率和充电历程中的损耗,太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W 。其中70%是充电历程中,太阳能电池板的实际使用功率 。

发电效率

单晶硅太阳能的光电转换效率最高的抵达24%,这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的 。可是单晶硅太阳能电池的制作本钱很大,以致于它还不可被大宗广泛和普各处使用 。多晶硅太阳能电池从制作本钱上来讲,比单晶硅太阳能电池要自制一些,可是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,别的,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短 。因此,从性能价格比来讲,单晶硅太阳能电池还略好 。

研究者发明有一些化合物半导体质料适于作太阳能光电转化薄膜 。例如CdS,CdTe;Ⅲ-V化合物半导体:GaAs,AIPInP等;用这些半导体制作的薄膜太阳能电池体现出很好光电转化效率 。具有梯度能带间隙多元的半导体质料,可以扩大太阳能吸收光谱规模,进而提高光电转化效率 。使薄膜太阳能电池大宗实际的应用泛起辽阔的前景 。在这些多元的半导体质料中Cu(In,Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收质料 。以它为基础可以设计出光电转换效率比硅明显地高的薄膜太阳能电池,可以抵达的光电转化率为18%.

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