跟著全球經濟的快速發展、人類的進步,人們對動力提出了越來越高的要求,開發新的動力已經成為當前人類面對的火急課題。
由于火電需要焚燒煤、石油等化石燃料,一方面化石燃料蘊藏量有限,正面對著干涸的風險。另一方面焚燒燃料將排出CO2和硫的氧化物,會導致溫室效應和酸雨,惡化地球環境。水電要吞沒很多土地,有或許導致生態環境損壞,并且大型水庫一旦潰崩,結果將無法想象,別的,一些國家的水力資源也是有限的,并且還要受時節的影響。核電在正常情況下固然是潔凈的,但萬一發生核泄漏,結果同樣是可怕的。
上述問題都迫使人們去尋覓新的動力。新動力要同時契合兩個條件:一是蘊藏豐富,不會干涸;二是潔凈,不會威脅人類和損壞環境。目前找到的新動力有:太陽能,風能,燃料電池。
照射在地球上的太陽,能量十分巨大,太陽能照射在地球上大約40分鐘,便足以供全球人類一年能量的消費??梢哉f,太陽能是取之不盡、用之不竭的動力。并且太陽能發電潔凈,不發生公害。所以太陽能發電是應用廣泛,前景光明的理想動力。
太陽能光伏發電的原理:
太陽能光伏發電是使用太陽能和半導體資料的電子學特性完成發電的。
1、太陽能光伏發電的原理(光伏發電):太陽光照在半導體p-n結上,構成新的空穴電子對,在p-n結電場的效果下,空穴由n區流向p區,電子由p區流向n區,接通電路后就構成電流。這便是光電效應太陽能電池的作業原理。
2、太陽能發電兩種方法:一種是光—熱—電轉化方法,另一種是光—電直接轉化方法。
a、光—熱—電轉化方法:通過使用太陽輻射發生的熱能發電,一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉化成工質的蒸氣,再驅動汽輪機發電。前一個進程是光—熱轉化進程;后一個進程是熱—電轉化進程,與一般的火力發電相同.太陽能熱發電的缺陷是功率很低而本錢很高,估計它的出資至少要比一般火電站貴5~10倍.一座1000MW的太陽能熱電站需要出資20~25億美元,平均1kW的出資為2000~2500美元。因而,目前只能小規模地應用于特殊的場合,而大規模使用在經濟上很不合算,還不能與一般的火電站或核電站相競賽。
b、光—電直接轉化方法(光伏發電):使用光電效應,將太陽輻射能直接轉化成電能。光—電轉化的根本設備便是太陽能電池。
能發生光伏效應的資料:單晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化鎵,硒銦銅等。P型晶體硅經過摻雜磷可得N型硅,構成P-N結。晶體硅為根本的電池資料。以晶體硅資料制備的太陽能電池主要包括:單晶硅太陽電池,鑄造多晶硅太陽能電池,非晶硅太陽能電池和薄膜晶體硅電池。單晶硅電池具有電池轉化功率高,安穩性好,可是本錢較高;非晶硅太陽電池則具有出產功率高,本錢低價,可是轉化功率較低,并且功率衰減得比較快;鑄造多晶硅太陽能電池則具有安穩的轉化的功率,并且性能價格比高;薄膜晶體硅太陽能電池處在研發階段。硅系列太陽能電池中,單晶硅和多晶硅的份額已超越百分之八十。
太陽能電池出產進程大致可分為五個進程:a、提純進程b、拉棒進程c、切片進程d、制電池進程e、封裝進程。
3、太陽能光伏發電進程:
現以晶體為例描繪光發電進程?!‘敼饩€照射太陽能電池表面時,一部分光子被硅資料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發生了越遷,自由電子在P-N結兩側集聚構成了電位差,當外部接通電路時,在該電壓的效果下,將會有電流流過外部電路發生必定的輸出功率。當許多個電池串聯或并聯起來就可以構成有較大輸出功率的太陽能電池方陣。