太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)勢,為什么我們要大力發(fā)展太陽能發(fā)布時間:[2020-04-24]
文章來源:未知時間:2022-01-19
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從太陽能是什么到太陽能應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)講解,相信很多人對太陽能有了一個大概的了解了,下面說說太陽能應(yīng)用技術(shù)中的光伏發(fā)電,主要兩個方面:原理及其優(yōu)勢。
地面集中式太陽能發(fā)電應(yīng)用
1、太陽能光伏發(fā)電原理
光生伏打效應(yīng)在液體和固體物質(zhì)中都會發(fā)生,但是只有固體(尤其是半導(dǎo)體PN結(jié)器件)在太陽光照射下的光電轉(zhuǎn)換效率較高。利用光生伏打效應(yīng)原理制成晶體硅太陽能電池,可將太陽的光能直接轉(zhuǎn)換成為電能。太陽能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換器是太陽能電池,又稱光伏電池,是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心器件。太陽能轉(zhuǎn)換成為電能的過程主要包括3個步驟:
(1)太陽能電池吸收一定能量的光子后,半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子一空穴對,稱為“光生載流子”,兩者的電極性相反,電子帶負(fù)電,空穴帶正電。
(2)電極性相反的光生載流子被半導(dǎo)體PN結(jié)所產(chǎn)生的靜電場分離開。
(3)光生載流電子和空穴分別被太陽能電池的正、負(fù)極收集,并在外電路中產(chǎn)生電流,從而獲得電能。
太陽能光伏發(fā)電原理如下圖所示。當(dāng)光線照射太陽能電池表面時,一部分光子被硅材料吸收,光子的能量傳遞給硅原子,使電子發(fā)生躍遷,成為自由電子,在PN結(jié)兩側(cè)集聚形成電位差。當(dāng)外部電路接通時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的實質(zhì)是光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。
在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中,系統(tǒng)的總效率η由太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負(fù)載的效率等決定。目前,太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率只有17%左右。因此,提高太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率、降低太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位功率造價,是太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的重點和難點。自太陽能電池問世以來,晶體硅作為主要材料保持著統(tǒng)治地位。目前對硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的研究,主要圍繞著加大吸能面(如采用雙面電池減小反射)、運用吸雜技術(shù)和鈍化工藝提高硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率、電池超薄型化等方面。
目前,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要應(yīng)用于以下3個大的方面。
(1)為無電場合提供電源,主要為廣大無電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力,為微波中繼站和移動電話基站提供電源等。
(2)太陽能日用電子產(chǎn)品,如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等。
鼓勵有條件的地區(qū)工商業(yè)和戶用、公共建筑等建設(shè)光伏發(fā)電設(shè)施。
2、太陽能發(fā)電的優(yōu)勢
通過對生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能和太陽能等幾種常見新能源的對比分析,可以清晰地看出太陽能發(fā)電具有以下獨特優(yōu)勢。
(1)光伏發(fā)電具有經(jīng)濟優(yōu)勢。
可以從兩個方面看太陽能利用的經(jīng)濟性:一是太陽能取之不盡,用之不竭,而且在接收太陽能時不征收任何“稅”,可以隨地取用;二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下,有些太陽能的利用已具經(jīng)濟性。從太陽能光伏發(fā)電站建設(shè)成本來看,隨著太陽能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用和推廣,尤其是上游晶體硅產(chǎn)業(yè)和光伏發(fā)電技術(shù)的日趨成熟,建筑房頂、外墻等平臺的復(fù)合開發(fā)利用
(2)太陽能是取之不盡的可再生能源。
根據(jù)計算,一年內(nèi)到達地球表面的太陽能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約1.892x10^24噸,是目前世界主要能源探明儲量的1萬倍。太陽的壽命至少尚有40億年,相對于人類歷史來說,太陽能可源源不斷供給地球的時間可以說是無限的,這就決定了開發(fā)利用太陽能將是人類解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的有效途徑。