在太阳能发电系统中,系统的总效率η由太阳能电池组件的光电转换效率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及负载的效率等决定。目前,太阳能电池的光电转换效率只有17%左右。因此,提高太阳能电池组件的光电转换效率、降低太阳能太阳能光伏发电系统的单位功率造价,是太阳能太阳能光伏发电产业化的重点和难点。自太阳能电池问世以来,晶体硅作为主要材料保持着统治地位。目前对硅太阳能电池转换效率的研究,主要围绕着加大吸能面(如采用双面电池减小反射)、运用吸杂技术和钝化工艺提高硅太阳能电池的转换效率、电池超薄型化等方面。
无论从世界还是从中国来看,常规能源都是很有限的。中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平,大约只有世界总储量的10%。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、太阳能光伏发电资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。
太阳能太阳能光伏发电原理
光生伏打效应在液体和固体物质中都会发生,但是只有固体(尤其是半导体PN结器件)在太阳光照射下的光电转换效率较高。利用光生伏打效应原理制成晶体硅太阳能电池,可将太阳的光能直接转换成为电能。太阳能太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池,又称光伏电池,是太阳能太阳能光伏发电系统的基础和核心器件。太阳能转换成为电能的过程主要包括3个步骤:
(1)太阳能电池吸收一定能量的光子后,半导体内产生电子一空穴对,称为“光生载流子”,两者的电极性相反,电子带负电,空穴带正电。
(2)电极性相反的光生载流子被半导体PN结所产生的静电场分离开。
(3)光生载流电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极收集,并在外电路中产生电流,从而获得电能。
太阳能太阳能光伏发电系统是结构比较简单。用太阳能电池组件组成的方阵通过控制器向蓄电池组充电。然后,蓄电池组的电能通过逆变器转换成220V交流电供居民、社区和生产性用户使用。太阳光只在白天有,而且有时还会受到云层和阴雨天气的影响,基于这种太阳能的自然本质,用蓄电池组储能是必不可少的。
太阳能光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。当光子照射金属时,其能量可以被金属中的电子完全吸收。电子吸收的能量足够大,足以克服金属的内部引力,并从金属表面逃逸出来成为光电子。硅原子有四个外电子。如果纯硅中掺杂了五个外电子的原子,比如磷原子,它就会变成一个n型半导体;如果纯硅中掺杂有三个外电子的原子,如硼原子,则形成p型半导体。当p型和n型相结合时,接触面将形成电位差,成为太阳能电池。当太阳照射在p-n结上时,电流从p型侧流向n型侧,形成电流。
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