光伏发电,又称为太阳能发电,是一种将太阳辐射能直接转化为电能的技术。它的核心在于利用硅等半导体材料,通过光电效应,将照射在太阳能电池板上的阳光转化为直流电。硅,作为太阳能电池的主要原料,其质量与光电转换效率息息相关。
光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子,如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子,就成为带负电的N型半导体;若在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子,形成带正电的P型半导体。
当P型和N型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后,空穴由N极区往P极区移动,电子由P极区向N极区移动,形成电流。
多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等,就形成P-N结。然后采用丝网印刷,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂一层防反射涂层,电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件,就组成了大的电路板。
一般在组件四周包铝框,正面覆盖玻璃,反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备,就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电,需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储,也可输入公共电网。发电系统成本中,电池组件约占50%,电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外50%。
光伏发电如何选择负载电阻大小
在选择光伏发电的负载电阻大小时,主要需考虑以下三个方面:
负载功率需求:负载的功率需求需要与光伏发电系统的功率匹配。如果负载的功率需求超过光伏发电系统的容量,系统可能无法正常供电。因此,需要选择合适的负载电阻以确保系统供电的稳定性。
电压匹配:光伏发电系统会产生特定的输出电压。负载电阻的额定电压应与发电系统的输出电压匹配,以确保电能能够顺利传输到负载上。
电流匹配:负载电阻的额定电流应与发电系统的输出电流匹配,以确保电能能够顺利传输到负载上。
除此之外,光伏板输出端接入负载时,由于负载电流方向和光伏板输出电流方向相反,可能会产生逆流现象。逆流会对光伏板产生影响,导致损耗和热化。因此,加入恰当大小的电阻可以阻挡逆流,保护光伏板不受影响。
光伏发电与传统能源和其他新能源相比,其独特优势如下:太阳能资源十分丰富,储藏量巨大,取之不尽、用之不歇,而且不需要运输;光伏发电原理为光生伏特效应,不涉及机械能转化到电磁能过程,无噪声,不会影响周围居民日常生活;太阳能发电干净、清洁、环保、无污染;光伏组件使用寿命较长,工作稳定、可靠性高;维护成本较低等。综合上述的优点,太阳能发电将会成为当今乃至未来的一种较为理想的发电形式。
审核编辑:黄飞
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