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太阳电池电池板的发电原理是怎样的?

2017-11-01
次   作者:ym

      太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅, 非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本不异,现以晶体硅为例描述光发电过程。 P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。

      当光线照射太阳电池表面时,一部门光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了跃迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生必然的输出功率。这个过程的本色是:光子能量转换成电能的过程。

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一、太阳能发电方式太阳能发电有两种方式,一种是光—热—电转换方式,另一种是光—电直接转换方式。

      (1) 光—热—电转换方式通过操作太阳辐射产生的热能发电,一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气,再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程;后一个过程是热—电转换过程,与普通的火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高,估计它的投资至少要比普通火电站贵5~10倍。一座1000MW的太阳能热电站需要投资20~25亿美元,平均1kW的投资为2000~2500美元。因此,适用小规模不凡的场所,而大规模操作在经济上很不合算,还不能与普通的火电站或核电站相竞争。

      (2) 光—电直接转换方式该方式是操作光电效应,将太阳辐射能直接转换成电能,光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比力大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有清洁性和灵活性三大长处.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而持久使用;与火力发电、核能发电比拟,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用的太阳能电池组,这是其它电源无法比拟的

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功率计算

      太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成;太阳能直流发电系统则不包罗逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源,就要按照用电器的功率,合理选择各部件。下面以100W输出功率,天天使用6个小时为例,介绍一下计算方法:

      1.首先应计算出天天消耗的瓦时数(包罗逆变器的损耗):若逆变器的转换效率为90%,则当输出功率为100W时,则实际需要输出功率应为100W/90%=111W;若按天天使用5小时,则输出功率为111W*5小时=555Wh。

      2.计算太阳能电池板:按每日有效日照时间为6小时计算,再考虑到充电效率和充电过程中的损耗,太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中,太阳能电池板的实际使用功率。


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