光電發(fā)電是一項利用半導體界面的光生伏效應把光能直接轉換成電能的技術。太陽能發(fā)電系統中電池是該技術的關鍵組成部分。將太陽能電池串聯后進行封裝保護，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，構成光伏發(fā)電裝置。
1.光電效應。
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鍵產生電子-空穴對。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。由于界面層的電荷分離，可以在P區(qū)與N區(qū)間產生一個外部可測電壓。這時可以在硅片兩側加一個電極，然后連接到伏特計。對于單晶硅太陽電池，典型的開路電壓數值是0.5~0.6V。界面層中光線產生的電子-空穴對越多，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，在電池中產生的電流也越大。
2.原理
陽光照射到一個半導體p-n結，并形成了一個新的空穴-電子對。在pn結電場的作用下，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。光電效應太陽能電池就是這樣工作的。
(1)光-熱-電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能來發(fā)電，一般由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉化為工質蒸汽，然后驅動汽輪機發(fā)電。前者為光熱轉換過程，后者為熱電式轉換過程，與一般熱能發(fā)電類似.其缺點是效率較低，成本較高，估計其投資至少比一般熱電廠貴5~10倍。
(2)光-電直接轉換方式這種方式是利用光電效應，把太陽輻射能直接轉化為電能，實現光電轉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將太陽光能直接轉換成電能的裝置，它是一種半導體光電二極管，當太陽光照射在光電二極管上時，光電二極管將太陽的光能轉換成電能，產生電流。將多個電池串并聯起來，可形成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。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)電不會造成環(huán)境污染。
3.制度的構成。
光電系統主要包括太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、太陽跟蹤控制系統等。它的部分裝置有：
電池組：在有光(不管是陽光還是其他發(fā)光體產生光照)的情況下，電池吸收光能，電池的兩端發(fā)生積聚異號電荷，即產生“光生電壓”，即產生“光生電壓”。利用光生伏特效應，太陽能電池兩端產生電動勢，使光能轉化為電能，是能量轉換的裝置。太陽電池通常是硅電池，主要有三種類型：單晶硅太陽電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。
蓄能器：其作用是將太陽能電池方陣在光照射下儲存電能，隨時向負荷提供電力。太陽電池發(fā)電所用的蓄電池組的基本要求如下：a.自放電率低；b.壽命長；c.深放電能力強；d.充電效率高；e.少維護或免維護；f.工作溫度范圍寬；g.廉價。
控制裝置：可自動防止蓄電池過充、過放電。因為電池的循環(huán)充放電次數和放電深度是決定電池壽命的重要因素，所以對電池充放電控制器進行過充電和放電控制是必需的。
變頻裝置：是把直流轉化為交流電的裝置。因為太陽電池和蓄電池都是直流電源，在負載為交流負荷時，必須使用逆變器。逆變電源按運行方式，可以分為獨立運行和并網逆變器。太陽能電池發(fā)電系統獨立運行，獨立運行，給獨立負荷供電。逆變器是一種用于太陽能電池并網運行的發(fā)電系統。根據反相器的輸出波形，可以分為正弦和方波兩種。方波逆變電路簡單，成本低，但諧波分量大，一般用于幾百瓦特及諧波要求較低的系統。正交逆變器成本高，但可用于多種負載。
4.制度分類。
PV系統分為獨立PV系統.并網PV系統和分布式PV系統。
(1)獨立光伏發(fā)電又稱離網光伏發(fā)電。本實用新型主要由太陽能電池組件.控制器.蓄電池組成，要給交流負荷供電，也要配置交流逆變器。單機光伏電站包括偏遠地區(qū)的鄉(xiāng)村供電系統、太陽能戶用電源系統、通訊信號電源.陰極保護.太陽能路燈及其他各類可獨立運行的光伏發(fā)電系統。
(2)太陽能組件所產生的直流電經并網逆變器轉化為符合市電電網要求的交流電后，直接接入公共電網。
可將電池組分為無電池組和無電池組。帶電池的并網發(fā)電系統可調度，可按需并網和退出，同時還具有備用電源的功能，在因故停電時可緊急供電。居住區(qū)通常安裝有蓄電池的光伏并網發(fā)電系統；無蓄電池并網發(fā)電系統一般不具有可調度和備用電源的功能，一般安裝在較大的系統上。光伏并網發(fā)電中的大型集中式并網式光伏電站一般都是全國性的電站，其主要特征是把發(fā)電量直接送到電網，由電網統一調配向用戶供電。但是這類電站投資大，工期長，占地面積大，尚未得到很大發(fā)展。與分散式小型光伏并網，尤其是光伏建筑一體化光伏發(fā)電，因其投資小.建設快.占地少.政策扶持力度大等優(yōu)點，是光伏并網發(fā)電的主流。
分布光伏發(fā)電系統，也叫分散型光伏發(fā)電系統，是指在用戶現場或其附近或附近配置較小的光伏電站，以滿足特定用戶的需要，支持現有配電網的經濟運行，或同時滿足上述兩者的要求。光電池組件.PV方陣支架.直流匯流箱.直流配電箱.直流配電柜.并網逆變器.交流配電柜等設備.此外還有供電系統監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)測裝置。它的工作方式為在太陽輻射條件下，將太陽能轉化成電能，經集中式直流集流箱內送至直流配電柜，將并網逆變電源逆轉變?yōu)樽陨碡撦d，將多余或不足的電能轉化為所連接的電網。
5.光伏發(fā)電的好處。
相對于一般的發(fā)電系統，太陽能光伏發(fā)電具有以下優(yōu)勢：
太陽電力被認為是最理想的新能源。
①沒有耗盡危險；②安全可靠、無噪音、無污染排放外，絕對清潔(無公害)；③不受資源分布地域的限制，可以利用建筑屋頂的優(yōu)點；④無需消耗燃料和架設輸電線路，即可提供電力供應；⑤能源質量高；④用戶從情感上容易接受；獲得能量所花的時間很短。
6.適用范圍。
一、用戶太陽能供電：(1)在偏遠無電地區(qū)，10-100W的小型電源，適用于高原.海島.牧區(qū).邊防哨所等軍民生活用電，例如照明.電視.錄音機等；(2)3-5KW的家用屋頂并網發(fā)電系統；(3)太陽能水泵：解決在沒有電力供應地區(qū)用深水井飲水。
二.運輸領域，例如航標燈.交通/鐵路信號燈.交通警告/標志燈.宇翔路燈.高空作業(yè)障燈.高速公路/鐵路無線電話亭.無人值班的道班供電等。
三.通訊/通信領域：太陽能微波無人值班中繼站.光纜維護站.無線電/通訊/尋呼電源系統；農村的光電載波電話系統.小型通信設備.GPS供電等。
四.石油.海洋.氣象領域：用于石油管道和水閘的陰極保護太陽能電源系統.石油鉆臺的生存和應急電源.海洋探測設備.氣象/水文觀測設備等。
五.家用照明電源：如庭院燈.路燈.手提燈.野營燈.登山燈.垂釣燈.黑光燈.割膠燈.節(jié)能燈等。
六.光伏電站：10KW-50MW獨立光伏電站.風光(柴電)互補電站.各種大型停車場充電站等。
七.太陽能建筑。
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