光伏發(fā)電原理及工作過程

　　光伏發(fā)電是利用半導體界面的光伏效應(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，當太陽光照射到半導體上時，有一部分光子被表面反射掉，其余部分要不被半導體吸收要不就被半導體透過，其中被吸收的光子，當然有一些變成熱，另～些光子則同組成半導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)殡娔埽俳?jīng)過半導體內(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體的光電效應(yīng)。當光子照射金屬時，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型半導體。當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)是指不均勻的半導體或半導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%。