光伏發(fā)電原理及工作過程

　　光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光伏效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。主要由三部分組成：太陽能發(fā)電板（模塊）、控制器和逆變器，主要由電子元器件組成。太陽能電池串聯(lián)后，可以對其進行封裝和保護，形成大面積的太陽能電池模塊，然后與功率控制器等組件組合，形成光伏發(fā)電裝置。

　　光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池 。太陽能電池經(jīng)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。

　　如果光線照射在太陽能電池上并且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子空穴對。界面層附近的電子和空穴在復(fù)合之前，將通過空間電荷的電場作用被相互分離。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負電的P區(qū)運動。

　　在有光照（無論是太陽光，還是其它發(fā)光體產(chǎn)生的光照）情況下，電池吸收光能，電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生“光生電壓”，這就是“光生伏特效應(yīng)”。在光生伏特效應(yīng)的作用下，太陽能電池的兩端產(chǎn)生電動勢，將光能轉(zhuǎn)換成電能，是能量轉(zhuǎn)換的器件。

　　太陽能發(fā)電原理

　　太陽能發(fā)電最簡單的原理就是我們所說的化學(xué)反應(yīng)，即太陽能轉(zhuǎn)化為電能。這個轉(zhuǎn)化過程就是太陽能輻射能光子通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程，通常叫做“光生伏打效應(yīng)”，太陽電池就是利用這種效應(yīng)制成的。

　　我們知道，當(dāng)太陽光照射到半導(dǎo)體上時，有一部分光子被表面反射掉，其余部分要不被半導(dǎo)體吸收要不就被半導(dǎo)體透過，其中被吸收的光子，當(dāng)然有一些變成熱，另～些光子則同組成半導(dǎo)體的原子價電子碰撞，于是產(chǎn)生電子一空穴對。這樣，太陽光能就以產(chǎn)生電子一空穴對的形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，再?jīng)過半導(dǎo)體內(nèi)部的電場反應(yīng)，產(chǎn)生一定的電流，如果把一塊一塊的電池半導(dǎo)體以各種方式連接起來則形成多股電流電壓，從而輸出功率。

　　光伏發(fā)電原理

　　光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。當(dāng)光子照射金屬時，其能量可以被金屬中的電子完全吸收。電子吸收的能量足夠大，足以克服金屬的內(nèi)部引力，并從金屬表面逃逸出來成為光電子。硅原子有四個外電子。如果純硅中摻雜了五個外電子的原子，比如磷原子，它就會變成一個n型半導(dǎo)體；如果純硅中摻雜有三個外電子的原子，如硼原子，則形成p型半導(dǎo)體。當(dāng)p型和n型相結(jié)合時，接觸面將形成電位差，成為太陽能電池。當(dāng)太陽照射在p-n結(jié)上時，電流從p型側(cè)流向n型側(cè)，形成電流。

　　太陽能光伏板的光電效應(yīng)是指不均勻的半導(dǎo)體或半導(dǎo)體的不同部分與金屬結(jié)合后，由于光的作用而產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。首先，這是一個光子（光波）轉(zhuǎn)化為電子，光能轉(zhuǎn)化為電能的過程；第二個是電壓形成過程。

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)的多晶硅經(jīng)鑄錠、斷錠、切片等工序制成硅片進行加工。p-n結(jié)是通過在硅片上摻雜和擴散微量硼和磷形成的。然后，采用絲網(wǎng)印刷，將精心制備的銀漿印刷在硅片上，形成網(wǎng)格線。燒結(jié)后，同時制作背電極，并在網(wǎng)格線表面涂覆一層減反射涂層。電池就是這樣制成的。大電路板由電池芯片排列組合成電池組件而成。通常，鋁框架包裹在組件周圍，玻璃覆蓋在前面，電極安裝在后面。通過電池模塊等輔助設(shè)備，可以形成光伏電站的發(fā)電系統(tǒng)。為了將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，需要安裝電流轉(zhuǎn)換器。發(fā)電后，可通過蓄電池儲存或輸入公共電網(wǎng)。在發(fā)電系統(tǒng)成本中，電池模塊約占50%，電流轉(zhuǎn)換器、安裝費、其他輔助部件和其他費用占50%。