太阳能光伏发电是什么原理

太阳能一般指太阳光的辐射能量。

自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。

太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。

利用太阳能的方法主要有：

使用太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能

使用太阳能热水器，利用太阳光的热量把水加热

利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电

利用太阳光的光能中的粒子打击太阳能板发电

利用太阳能进行海水淡化

太空太阳能转换电能储存，传输地面电能接收站，讯号接收站

根据环境与环境太阳日照的长短强弱，可移动式和固定式太阳能利用网

太阳能运输（汽车、船、飞机等）、太阳能公共设施（路灯、红绿灯、招牌等）、建筑整合太阳能（房屋、厂房、电厂、水厂等）

太阳能装置，例如：太阳能计算机、太阳能背包、太阳能台灯、太阳能手电筒等各式太阳能应用与装置

现在，太阳能的利用还不很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了很好的应用。

光电转换光电转换又称太阳能光伏。太阳能板是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的薄身固体太阳能电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较大的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。

太阳能板可以制成不同形状，而又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面开始使用光伏板组件，被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。

光热转换现代的太阳能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。

光伏发电原理:光伏发电是一种利用半导体界面的光伏效应将光能直接转化为电能的技术。这项技术的关键是太阳能电池。太阳能电池串联后，可以封装保护成大面积太阳能电池组件，配合功率控制器等部件组成光伏发电装置。光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。当光子撞击金属时，其能量可以被金属中的一个电子完全吸收。电子吸收的能量大到足以克服金属内部重力，从金属表面逃逸出来成为光电子。硅有四个外层电子。如果纯硅掺杂有五个外层电子的原子，比如磷原子，就会变成N型半导体。如果纯硅掺杂有三个外层电子的原子，例如硼原子，就形成了P型半导体。P型和N型结合在一起，接触面就会形成电位差，成为太阳能电池。**封面阳光照射在半导体pn结上，形成新的空穴-电子对。在pn结内建电场的作用下，空穴从N区流向P区，电子从P区流向N区。电路接通后，就形成了电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电有两种方式，一种是光-热-电转换，另一种是光电直接转换。(1)光-热-电转换模式利用太阳辐射产生的热能发电。一般太阳能集热器将吸收的热能转化为工质蒸汽，然后驱动汽轮机发电。前一个过程是光热转换过程；后一个过程就是热电转换，和普通火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率低，成本高。据估计，其投资至少比普通火电厂贵5~10倍。(2)光电直接转换模式这种模式利用光伏效应将太阳辐射能直接转换成电能。光电转换的基本器件是太阳能电池。太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳能直接转化为电能的装置。它是一个半导体光电二极管。当太阳光照射到光电二极管上时，光电二极管会将太阳能转化为电能，产生电流。当许多电池串联或并联后，就可以成为一个输出功率比较大的太阳能电池阵列。太阳能电池是一种很有前途的新能源，它有三个优点:永久、清洁和灵活。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，一次投资就可以用很长时间。与火力发电和核能发电相比，太阳能电池不会造成环境污染。

离网式光伏发电系统与并网式光伏发电系统的工作原理十分相似，唯一不同的是离网系统输出的电力被直接消耗使用而不传送到公共电网中太阳能发电分光热发电和光伏发电不论产销量发展速度和发展前景光热发电都赶不上光伏发电可能因光伏发电普及较广而接触光热发电较少通常民间所说的太阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电简称光电光伏发电是根据光生伏打效应原理利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能不论是独立使用还是并网发电光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)控制器和逆变器三大部分组成它们主要由电子元器件构成不涉及机械部件所以光伏发电设备极为精炼可靠稳定寿命长安装维护简便理论上讲光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合上至航天器下至家用电源大到兆瓦级电站小到玩具光伏电源可以无处不在目前光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源主要为广大无电地区居民生活生产提供电力还有微波中继电源等另外还包括一些移动电源和备用电源,二是太阳能日用电子产品如各类太阳能充电器太阳能路灯和太阳能草地厂各种灯具等,三是并网发电这在发达国家己经大面积推广实施我国并网发电还未起步不过2008年北京[绿色奥运"部分用电将会由太阳能发电和风力发电提供

太阳能光伏发电的最基本元件是太阳电池(片)有单晶硅多晶硅非晶硅和薄膜电池等目前单晶和多晶电池用量最大非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等国产晶体硅电池效率在10-13%左右国外同类产品效率约12-14%由一个或多个太阳电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件2002年全球太阳电池和光伏组件产量约600MW其中日本占45%美国25%欧洲约22%日本是光伏产业发展最快的因家在不到10年的时间里超过了美国2001年世界10大太阳电池生产厂日本就有4家分别是夏普京都陶瓷三洋和三菱欧美发达国家大都制订了[阳光计划"并采取措施鼓励居民安装太阳能发电系统比如部分赠款无息贷款和[种子基金"等并以高出普通电价几倍的价格购买居民家中多余的太阳能电量

我国太阳能光伏发电产业近几年发展较快但总体规模较小2002年太阳电池产量约SMW累计装机容量达25MW不到世界的1%为配合西部大开发我国政府实施了[阳光计划"[乘风计划"和[光明工程"等利用太阳能发电和风力发电为解决西部广大无电地区农牧民生活生产用电这一工程配套资金20多亿人民币我国光伏发电产品的市场主要在西部另有部分产品出日如组件小系统和日用太阳能电子产品等由于国内太阳能电池晶片产量远远不能满足需求许多厂家进日大量电池片封装组件在光伏产业方面深圳占有部分江山产品加工能力产品质量和销量在国内外都有一定的影响政府应加大扶持力度使之扩大规模发展成为产业群进而成为深圳的一个经济增长点

太阳能光伏发电产业增长迅速不仅因为它是具有许多优点的清洁能源一个更诱人的动因是在太阳能与建筑一体化的过程中太阳电池组件比太阳能热水器与建筑更有亲合力太阳电池组件不仅可以作为能源设备还可作为屋面和墙面材料既供电节能又节省了建材国外己有非常好的案例因此太阳能光伏发电技术与建筑结合方面将具有良好的经济效益前途无限

太阳能发电原理：

太阳能电池是利用半导体材料的光电效应，将太阳能转换成电能的装置。光生伏特效应的基本过程:假设光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被接纳，具有足够能量的光子可以在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激起，致使产生电子-空穴对。

界面层临近的电子和空穴在复合之前，将经由空间电荷的电场作用被相互分别。电子向带正电的N区而空穴向带负电的P区运动。经由界面层的电荷分别，将在P区和N区之间形成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05~06V。经由光照在界面层产生的电子-空穴对越多，电流越大。界面层接纳的光能越多，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。

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。

太阳能光伏组件将直射太阳光转化为直流电，光伏组串通过直流汇流箱并联接入直流配电柜，汇流后接入逆变器直流输入端，将直流电转变为交流电，逆变器交流输出端接入交流配电柜，经交流配电柜直接并入用户侧。

国产晶体硅电池效率在10至13%左右（应该是14%至17%左右），国外同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池 片组成的太阳能电池板称为光伏组件。光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中 继电源、通讯电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等；三是并网发电，这 在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，不过，2008年北京奥运会部分用电将会由太阳能发电和风力发电提供。

理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在10至13%左右，国际上同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。

光伏发电原理:光伏发电是一种利用半导体界面的光伏效应将光能直接转化为电能的技术。这项技术的关键是太阳能电池。太阳能电池串联后，可以封装保护成大面积太阳能电池组件，配合功率控制器等部件组成光伏发电装置。光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。当光子撞击金属时，其能量可以被金属中的一个电子完全吸收。电子吸收的能量大到足以克服金属内部重力，从金属表面逃逸出来成为光电子。硅有四个外层电子。如果纯硅掺杂有五个外层电子的原子，比如磷原子，就会变成N型半导体。如果纯硅掺杂有三个外层电子的原子，例如硼原子，就形成了P型半导体。P型和N型结合在一起，接触面就会形成电位差，成为太阳能电池。**封面阳光照射在半导体pn结上，形成新的空穴-电子对。在pn结内建电场的作用下，空穴从N区流向P区，电子从P区流向N区。电路接通后，就形成了电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电有两种方式，一种是光-热-电转换，另一种是光电直接转换。(1)光-热-电转换模式利用太阳辐射产生的热能发电。一般太阳能集热器将吸收的热能转化为工质蒸汽，然后驱动汽轮机发电。前一个过程是光热转换过程；后一个过程就是热电转换，和普通火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率低，成本高。据估计，其投资至少比普通火电厂贵5~10倍。(2)光电直接转换模式这种模式利用光伏效应将太阳辐射能直接转换成电能。光电转换的基本器件是太阳能电池。太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳能直接转化为电能的装置。它是一个半导体光电二极管。当太阳光照射到光电二极管上时，光电二极管会将太阳能转化为电能，产生电流。当许多电池串联或并联后，就可以成为一个输出功率比较大的太阳能电池阵列。太阳能电池是一种很有前途的新能源，它有三个优点:永久、清洁和灵活。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，一次投资就可以用很长时间。与火力发电和核能发电相比，太阳能电池不会造成环境污染。

补充： 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。太阳能电池发电的原理是光生伏打效应。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生电子-空穴对。在电池内建电场作用下，电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的累积，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳能就变成了可以付诸实用的电能。 可以把上述工作原理概括成如下3个主要过程：(1) 太阳能电池吸收一定能量的光子后，半导体内产生电子-空穴对，称为“光生载流子”，两者的电性相反，电子带负电，空穴带正电；（2）电性相反的载流子被半导体P-N结所产生的静电场分离开；（2）电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极所收集，并在外电路中产生电流，从而获得电能。通过太阳能电池将太阳辐射能转换为电能的发电系统称为太阳能电池发电系统（又称太阳能光伏发电系统）。地面太阳能光伏发电系统的运行方式，主要可分为离网运行和联网运行两大类。未与公共电网连接的太阳能光伏发电系统称为离网太阳能光伏发电系统，又称独立光伏发电系统，主要应用于远离公共电网的无电区和一些特殊处所。与公共电网相连接的太阳能光伏发电系统称为联网太阳能光伏发电系统，它是太阳能光伏发电进入大规模商业化发电阶段、成为电力工业组成部分之一的重要方向，是当今世界太阳能光伏发电技术发展的主流趋势。

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