光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。光子照射到金屬上時,它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收,電子吸收的能量足夠大,能克服金屬原子內(nèi)部的庫侖力做功,離開金屬表面逃逸出來,成為光電子。硅原子有4個外層電子,如果在純硅中摻入有5個外層電子的原子如磷原子,就成為N型半導(dǎo)體;若在純硅中摻入有3個外層電子的原子如硼原子,形成P型半導(dǎo)體。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時,接觸面就會形成電勢差,成為太陽能電池。當(dāng)太陽光照射到P-N結(jié)后,電流便從P型一邊流向N型一邊,形成電流。
光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個重要而神奇的現(xiàn)象。在某特定頻率的電磁波(該頻率稱為極限頻率threshold frequency)照射下,某些物質(zhì)內(nèi)部的電子吸收能量后逸出而形成電流,即光生電。
多晶硅經(jīng)過鑄錠、破錠、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上摻雜和擴(kuò)散微量的硼、磷等,就形成P-N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷,將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線,經(jīng)過燒結(jié),同時制成背電極,并在有柵線的面涂一層防反射涂層,電池片就至此制成。電池片排列組合成電池組件,就組成了大的電路板。一般在組件四周包鋁框,正面覆蓋玻璃,反面安裝電極。有了電池組件和其他輔助設(shè)備,就可以組成發(fā)電系統(tǒng)。為了將直流電轉(zhuǎn)化交流電,需要安裝電流轉(zhuǎn)換器。發(fā)電后可用蓄電池存儲,也可輸入公共電網(wǎng)。發(fā)電系統(tǒng)成本中,電池組件約占50%,電流轉(zhuǎn)換器、安裝費(fèi)、其他輔助部件以及其他費(fèi)用占另外 50%。
與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比,光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)于: ①無枯竭危險(xiǎn); ②安全可靠,無噪聲,排放外,干凈(); ③不受資源分布地域的限制,可利用建筑屋面的優(yōu)勢;例如,無電地區(qū),以及地形復(fù)雜地區(qū); ④無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電; ⑤能源質(zhì)量高; ⑥使用者從感情上容易接受; ⑦建設(shè)周期短,獲取能源花費(fèi)的時間短。
薄膜光伏電池具有輕薄、質(zhì)輕、柔性好等優(yōu)勢,應(yīng)用范圍非常廣泛,尤其適合用在光伏建筑一體化之中。如果薄膜電池組件效率與晶硅電池相差無幾,其性價比將是無可比擬的。在柔性襯底上制備的薄膜電池,具有可卷曲折疊、不怕摔碰、重量輕、弱光性能好等優(yōu)勢,將來的應(yīng)用前景將會更加廣闊。
世界上通用的太陽跟蹤控制系統(tǒng)都需要根據(jù)安放點(diǎn)的經(jīng)緯度等信息計(jì)算一年中的每一天的不同時刻太陽所在的角度,將一年中每個時刻的太陽位置存儲到PLC、單片機(jī)或電腦軟件中,也就是靠計(jì)算太陽位置以實(shí)現(xiàn)跟蹤。采用的是電腦數(shù)據(jù)理論,需要地球經(jīng)緯度地區(qū)的的數(shù)據(jù)和設(shè)定,一旦安裝,就不便移動或裝拆,每次移動完就重新設(shè)定數(shù)據(jù)和調(diào)整各個參數(shù);原理、電路、技術(shù)、設(shè)備復(fù)雜,非人士不能夠隨便操作。把加裝了智能太陽跟蹤儀的太陽能發(fā)電系統(tǒng)安裝在高速行駛的汽車、火車,以及通訊應(yīng)急車、特種汽車、軍艦或輪船上,不論系統(tǒng)向何方行駛、如何調(diào)頭、拐彎,智能太陽跟蹤儀都能設(shè)備的要求跟蹤部位正對太陽。
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