一、光伏發(fā)電簡介

光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術。主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，主要部件由電子元器件構成。太陽能電池經過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

二、光伏發(fā)電原理

光伏發(fā)電的主要原理是半導體的光電效應，指半導體在受到光照射時產生電動勢的現(xiàn)象。太陽光照在半導體P－N結上，形成新的空穴-電子對，在P－N結內建電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。

光伏組件的原材料主要是硅。

 硅原子最外層有 4個電子，其結構不穩(wěn)定，因此需要與另外四個硅原子共享自己的 4 個電子，來使自己的結構穩(wěn)定下來。如下圖：

此時硅原子結構穩(wěn)定，產生電流需要有自由電荷（電子）定向移動，常向其中添加：磷（P ）、硼（B ）。

添加磷（P ）時，磷原子最外層有5 個電子，與硅原子結合起來（如下圖）后，多出了一個電子。這種硅我們叫做 N型硅（呈電中性）。

添加硼（B ）時，硼原子最外層有3 個電子，與硅原子結合（如下圖）后，少了一個電子（出現(xiàn)了空穴，需要電子填充）。這種硅我們叫做 P型硅（呈電中性）。

此時N 型硅多了電子，而P 型硅又迫切需要電子，于是就將一個 P型硅與一個 N 型硅結合起來。N 型硅中的電子向 P型硅中移動，靠前的電子移動速度較快，就與最先遇到的空穴結合。原本電中性的 N 型硅失去電子后帶正電，同時P 型硅因獲得了電子而帶負電，于是就在中間部分形成了一個從 N型硅指向 P 型硅的內部電場，中間這個結節(jié)就是我們所謂的P－N 結。具體如下圖：P－N 結的形成。

通過內電場的電場力推著P－N 結中的自由電子定向移動，光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬原子內部的庫侖力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子 ，造成空穴，因為內電場力，這些自由電子不斷地從N 型跑到 P型硅中，如果電池外接一根導線，電子就會沿著導線跑一圈消耗完吸收的能量后又回到 P－N 結中，重新獲得能量繼續(xù)跑。

總結而言，太陽光不斷打破P－N 結內電場的平衡，持續(xù)的光照，使得N 型硅中的電子活躍起來。

在實際工藝生產過程中，是在N 型硅表面摻雜硼或者在P 型硅表面摻雜磷，以此在交界處形成P－N 結。

三、光伏發(fā)電特點

四、光伏發(fā)電轉換率

1.單晶硅大規(guī)模生產轉化率： 19.8—— 21% ；大多在17.5% ；

2.多晶硅大規(guī)模生產轉化率： 18—— 18.5% ；大多在16% ；

3.砷化鎵太陽能電池組的轉化率比較高，約 23%；

五、光伏發(fā)電系統(tǒng)分類

1.獨立光伏發(fā)電

獨立光伏發(fā)電也叫離網光伏發(fā)電。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負載供電，還需要配置交流逆變器。

2. 并網光伏發(fā)電

并網光伏發(fā)電就是太陽能組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后直接接入公共電網。可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網發(fā)電系統(tǒng)。

3. 分布式光伏發(fā)電

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，又稱分散式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶現(xiàn)場或靠近用電現(xiàn)場配置較小的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求。

六、光伏發(fā)電結構組成

1. 電池方陣

太陽能電池一般為硅電池，分為單晶硅太陽能電池，多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池三種。

2. 蓄電池組

作用是貯存太陽能電池方陣受光照時發(fā)出的電能并可隨時向負載供電。

3. 控制器

是能自動防止蓄電池過充電和過放電的設備。

4.  逆變器

將直流電轉換成交流電的設備。

5.  跟蹤系統(tǒng)

讓太陽能電池板能夠時刻正對太陽，發(fā)電效率達到最佳狀態(tài)。

七、光伏發(fā)電應用領域

END

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