光電發(fā)電是一項(xiàng)利用半導(dǎo)體界面的光生伏效應(yīng)把光能直接轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)。太陽能電池是該技術(shù)的關(guān)鍵組成部分。在串聯(lián)后，對(duì)太陽能電池進(jìn)行封裝保護(hù)，可以形成大面積的太陽能電池組件，再與功率控制器等部分相配合，構(gòu)成光伏發(fā)電裝置。
1.光電效應(yīng)
若光照射到太陽電池并吸收到界面層，具有足夠能量的光子能使P型硅和N型硅中的電子與共價(jià)鍵產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。在空間電荷場作用下，界面層附近的電子和空穴將彼此分離開來。在P區(qū)中，電子向帶正電荷的N區(qū)和空穴移動(dòng)。由于界面層的電荷分離，可以在P區(qū)與N區(qū)間產(chǎn)生一個(gè)外部可測電壓。這時(shí)可以在硅片兩側(cè)加一個(gè)電極，然后連接到伏特計(jì)。對(duì)于單晶硅太陽電池，典型的開路電壓數(shù)值是0.5~0.6V。界面層中光線產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)越多，電流越大。接觸層吸收的光能越多，即界面層即電池面積越大，在電池中產(chǎn)生的電流也越大。
2.原理
陽光照射到一個(gè)半導(dǎo)體p-n結(jié)，并形成了一個(gè)新的空穴-電子對(duì)。在pn結(jié)電場的作用下，空穴從n區(qū)流向p區(qū)，電子從p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后形成電流。光電效應(yīng)太陽能電池就是這樣工作的。
(1)光-熱-電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能來發(fā)電，一般由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)化為工質(zhì)蒸汽，然后驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前者為光熱轉(zhuǎn)換過程，后者為熱電式轉(zhuǎn)換過程，與一般熱能發(fā)電類似.其缺點(diǎn)是效率較低，成本較高，估計(jì)其投資至少比一般熱電廠貴5~10倍。
(2)光-電直接轉(zhuǎn)換方式這種方式是利用光電效應(yīng)，把太陽輻射能直接轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的基本裝置是太陽能電池。太陽電池是一種利用光生伏效效應(yīng)將太陽光能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，它是一種半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照射在光電二極管上時(shí)，光電二極管將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能，產(chǎn)生電流。將多個(gè)電池串并聯(lián)起來，可形成具有較大輸出功率的太陽電池方陣。太陽電池是一種很有前途的新型電源，具有永久的清潔、靈活三大優(yōu)點(diǎn)。太陽能電池壽命長，只要陽光存在，就可一次性投資，并可長期使用；與熱能相比，核能發(fā)電不會(huì)造成環(huán)境污染。
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