太阳能发电原理
太阳能是各种可再生动力中最重要的根本动力,生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能,广义地说,太阳能包括以上各种可再生动力。太阳能作为可再生动力的一种,则是指太阳能的直接转化和运用,经过转化设备把太阳辐射能转化成热能运用的归于太阳能热运用技能,再运用热能进行发电的称为太阳能热发电,也归于这一技能范畴;经过转化设备把太阳辐射能转化成电能运用的归于太阳能光发电技能,光电转化设备通常是运用半导体器材的光伏效应原理进行光电转化的,因而又称太阳能光伏技能。
二十世纪50年代,太阳能运用范畴呈现了两项严重技能打破:一是1954年美国贝尔实验室研制出6%的实用型单晶硅电池,二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收外表概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项技能的打破为太阳能运用进入现代开展时期奠定了技能根底,物理学上称为光生伏打( Photovoltaic ),简称 PV ( photo = light 光线,voltaics = electricity 电力 )。
光电池发电原理
组成资料
可运用的半导体资料甚多,硅 ( silicon ) 为现在通用的太阳能电池之质料代表,而在市场上又区分为:1.单结晶硅;2.多结晶硅;3.非结晶硅。现在最老练的工业出产制作技能和最大的市场占有率乃以单晶硅和非晶硅为主的光电板。原因是:一、单晶功率最高;二、非晶价格最廉价,且无需封装,出产也最快;三、多晶的切开及下流再加工较不易,而前述两种都较易于再切开及加工。最近十多年,薄膜光电池 ( thin film PV ) 如 Culn( Ga )Se2,CdTe,pc-Si,和非晶硅 ( a-Si ) 的开展迅速,光电转化功率也快速进步。
现在各种太阳能电池的最高功率如表一所示:
因为资料特性上的约束,关于结晶硅太阳能电池的功率,要再进一步提高的空间有限,现在比较具有生长潜力的应属多接面的串迭型太阳能电池。 以硅为质料的太阳能电池其市场占有率为96%,其间单晶硅为39%,多晶硅为44%,而非晶硅则占13%。
卫星太阳能发电厂(Satellite Solar Power Station)
太阳能电池的一大缺陷,便是夜间无法发电,因而,太阳能发电的抱负,是找到一个可以不断承受太阳光能的当地—太空中发电。美国科学家Peter Haresa于1968年,即提出太空太阳能发电卫星的设想,他以为在轨道上设置同步卫星,将太阳能电池转化的电能,以微波的方法接连不断地传回地球,地面上的微波接收站收到后,再将微波转化成电能。因为在太空中运行时,不受日夜替换与气候、时节转化的影响,因而在太空中获取的太阳能是地表上的10倍之多!