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太阳能发电原理

广州二中科协2022-08-16 16:46:10

太阳能发电原理

太阳能的能源是来自地球外部天体的能源,是太阳中氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能源,人来所需的绝大部分都直接或间接地来自太阳。


发电方式

为了获取太阳巨大而又干净的能源,主要运用两种发电方式:太阳光发电和太阳热发电。而本文主要说的是太阳光发电中的光伏发电系统。

光伏发电系统是由太阳能电池方阵蓄电池组,充放电控制器,逆变器,交流配电柜,太阳跟踪控制系统等设备组成。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。



 


而光生伏特效应则是当光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收,具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发,以致产生电子-空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前,将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离,将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说,开路电压的典型数值为0.5~0.6V。通过光照在界面层产生的电子-空穴对越多,电流越大。界面层吸收的光能越多,界面层即电池面积越大,在太阳能电池中形成的电流也越大。



备注:电子-空穴对


空穴又称电洞,在固体物理学中指共价键上流失一个电子,最后在共价键上留下空位的现象,即共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量,从而摆脱共价键的约束成为自由电子,同时在共价键上留下空位。



备注:共价键


化学键的一种,两个或多个原子共同使用它们的外层电子,在理想情况下达到电子饱和的状态,由此组成比较稳定的化学结构叫做共价键。其本质是原子轨道重叠后,高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用


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