從太陽(yáng)能是什么到太陽(yáng)能應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)，我相信很多人對(duì)太陽(yáng)能有了大致的了解，下面江蘇光伏發(fā)電設(shè)備談?wù)勌?yáng)能在光伏發(fā)電中的應(yīng)用技術(shù)，主要有兩個(gè)方面:原理及其優(yōu)點(diǎn)。
地面集中太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)用
1. 太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理
光伏效應(yīng)存在于液體和固體材料中，但只有固體(尤其是半導(dǎo)體PN結(jié)器件)在陽(yáng)光下具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率。光伏效應(yīng)制成的晶體硅太陽(yáng)能電池可以直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。太陽(yáng)能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換器是太陽(yáng)能電池，又稱光伏電池，是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心設(shè)備。太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程主要包括三個(gè)步驟:
(1)太陽(yáng)能電池吸收一定能量的光子后，在半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子空穴對(duì)，稱為“光生載流子”。兩者的電極性相反，電子帶負(fù)電荷，空穴帶正電荷。
(2)通過(guò)半導(dǎo)體PN結(jié)產(chǎn)生的靜電場(chǎng)將光相反的載流子分離。
(3)太陽(yáng)能電池的正極和負(fù)極分別收集光生載流電子和空穴，在外電路中產(chǎn)生電流，從而獲得電能。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理如下圖所示。當(dāng)光照表面的太陽(yáng)能電池,一部分光子被硅材料吸收,光子的能量是轉(zhuǎn)移到硅原子,使電子躍遷,成為自由電子,積累兩岸的PN結(jié)形成電位差。當(dāng)外部電路接通時(shí)，在這個(gè)電壓的作用下，會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的本質(zhì)是把光子能量轉(zhuǎn)換成電能。
(圖)太陽(yáng)能光伏發(fā)電
在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總效率由太陽(yáng)能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率、控制器效率、電池效率、逆變器效率和負(fù)載效率決定。目前，太陽(yáng)能電池的光伏轉(zhuǎn)換效率僅為17%左右。因此，提高太陽(yáng)能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率，降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位發(fā)電成本，是太陽(yáng)能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。自太陽(yáng)能電池問(wèn)世以來(lái)，晶體硅作為主要材料一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。目前，硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的研究主要集中在增加能量吸收面(如利用雙面電池降低反射)，利用雜質(zhì)吸收技術(shù)和鈍化工藝提高硅太陽(yáng)能電池、超薄電池的轉(zhuǎn)換效率等方面。
目前，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要用于以下三個(gè)方面。
(1)為無(wú)電場(chǎng)合供電，主要為廣大無(wú)電地區(qū)居民的生活生產(chǎn)提供電力，為微波中繼站、手機(jī)基站等提供電力。
(2)太陽(yáng)能日用電子產(chǎn)品，如各種太陽(yáng)能充電器、太陽(yáng)能路燈、太陽(yáng)能草坪燈等。
(3)并網(wǎng)發(fā)電，即接入國(guó)家電網(wǎng)。中國(guó)的光伏發(fā)電已經(jīng)非常成熟。2013年以來(lái)，中國(guó)出臺(tái)了一系列光伏發(fā)電促進(jìn)政策，鼓勵(lì)有條件的工業(yè)、商業(yè)、家庭和公共建筑建設(shè)光伏發(fā)電設(shè)施。
可再生能源
2. 太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)
通過(guò)對(duì)生物質(zhì)能源、水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等常見(jiàn)新能源的對(duì)比分析，我們可以清楚地看到太陽(yáng)能具有以下獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
(1)光伏發(fā)電具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性可以從兩個(gè)方面看:第一，太陽(yáng)能是取之不盡用之不竭的，而且在接收太陽(yáng)能的時(shí)候是不征稅的。其次，在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，一些太陽(yáng)能的利用是經(jīng)濟(jì)的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人類(lèi)對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)開(kāi)發(fā)利用的突破，太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性將更加明顯。如果說(shuō)20世紀(jì)是石油的世紀(jì)，那么21世紀(jì)就是可再生能源的世紀(jì)(太陽(yáng)能的世紀(jì))。
從太陽(yáng)能光伏電站建設(shè)成本,太陽(yáng)能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用和推廣,尤其是在晶體硅產(chǎn)業(yè)的上游和光伏發(fā)電技術(shù)越來(lái)越成熟,建筑屋頂、外墻復(fù)合開(kāi)發(fā)平臺(tái),每千瓦太陽(yáng)能光伏發(fā)電建設(shè)成本越來(lái)越低,與其他可再生能源相比具有相同的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，并且隨著國(guó)家政策的實(shí)施平價(jià)，它得到了更廣泛的推廣。
太陽(yáng)能是一種取之不盡的可再生能源。
據(jù)測(cè)算，太陽(yáng)能到達(dá)地球表面或一年內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)煤總量約為1.892 x10 ^ 24噸，是目前世界主要能源探明儲(chǔ)量的1萬(wàn)倍。太陽(yáng)是至少40億年的生命,相對(duì)于人類(lèi)歷史,太陽(yáng)能可以提供地球可以說(shuō)是無(wú)限的時(shí)間,這決定了太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用將是最有效的方法來(lái)解決傳統(tǒng)能源的缺乏,疲憊。
(3)對(duì)環(huán)境無(wú)污染。
太陽(yáng)能與風(fēng)能、潮汐能等清潔能源一樣，在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生任何污染，其儲(chǔ)量是無(wú)限的，是人類(lèi)理想的替代能源。由于傳統(tǒng)的化石燃料(煤、石油和天然氣)去除大量的有毒、有害物質(zhì)在使用過(guò)程中,會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的污染水、土壤和大氣、溫室效應(yīng)和酸雨的形成,嚴(yán)重危害人類(lèi)的生存環(huán)境和健康,因此需要開(kāi)發(fā)新的更清潔的替代能源,而太陽(yáng)能作為一種理想的清潔能源,正在越來(lái)越多地關(guān)注世界上所有的國(guó)家。
江蘇光伏發(fā)電廠家排名從目前各種發(fā)電方式的碳排放速率(g/kW·h)來(lái)看，不計(jì)算上游環(huán)節(jié):煤炭發(fā)電275g/kW·h，石油發(fā)電204g/kW·h，天然氣發(fā)電181g/kW·h，風(fēng)力發(fā)電20g/kW·h，太陽(yáng)能光伏發(fā)電接近零排放。而且，在發(fā)電過(guò)程中，沒(méi)有廢渣、廢物、廢水、廢氣排放，沒(méi)有噪音，不產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)，也不會(huì)污染環(huán)境。
光伏發(fā)電是無(wú)污染的
(4)最小能量轉(zhuǎn)換。
在能量轉(zhuǎn)換方面，太陽(yáng)能光伏發(fā)電直接將太陽(yáng)能輻射能轉(zhuǎn)化為電能。在所有可再生能源利用中，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少，直接利用率最高。一般來(lái)說(shuō)，在整個(gè)生態(tài)環(huán)境的能量流中，隨著轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的增加和轉(zhuǎn)換鏈的延伸，能量損失將呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，大大增加整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)行成本和不穩(wěn)定性。目前，晶體硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率實(shí)際水平為15%-20%，實(shí)驗(yàn)室最高水平已達(dá)到35%。
最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保。
在資源條件方面，特別是土地占用方面，生物能源和風(fēng)能相對(duì)苛刻，而太陽(yáng)能的利用非常靈活。太陽(yáng)能光伏發(fā)電占地面積為1時(shí)，風(fēng)能為太陽(yáng)能的8-10倍，生物能源為100倍。就水電而言，大壩的建設(shè)往往需要淹沒(méi)數(shù)十至數(shù)百平方公里的土地。相比之下,太陽(yáng)能不需要占用更多的土地,屋頂、墻面可以成為太陽(yáng)能光伏發(fā)電使用的現(xiàn)場(chǎng),還可以利用我國(guó)廣闊的沙漠,通過(guò)建設(shè)太陽(yáng)能光伏發(fā)電基地在沙漠中,直接減少沙漠區(qū)到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射,有效降低表面溫度,減少蒸發(fā),植物的生存和生長(zhǎng)的程度,固體和減少沙丘,并要求從本質(zhì)上要求清潔能源和可再生能源。
(6)可免費(fèi)使用且無(wú)須運(yùn)輸。
人類(lèi)可以通過(guò)專(zhuān)門(mén)的技術(shù)和設(shè)備將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能或電能，就地加以利用，無(wú)須運(yùn)輸，為人類(lèi)造福。而且人類(lèi)利用太陽(yáng)能這一取之不盡的能源也是免費(fèi)的。雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽(yáng)能輻射的不均勻，但相對(duì)于其他能源來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能對(duì)地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。這就為常規(guī)能源缺乏的國(guó)家和地區(qū)解決能源問(wèn)題提供了美好前景。
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