太阳能是什么，到太阳能应用的相关技术讲解，我相信许多人对太阳能有一个大致的了解。让我们谈谈太阳能应用技术中的光伏发电。主要有两个方面：原理，优势。

地面集中式太阳能应用

太阳能光伏发电原理

光电效应可以在液体和固体材料中发生，但是只有固体（特别是半导体PN结器件）在阳光下具有更高的光电转换效率。利用光伏效应原理制造晶体硅太阳能电池，可以将太阳的光能直接转换为电能。太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池，又称光伏电池，是太阳能光伏发电系统的基础和核心设备。太阳能转化为电能的过程主要包括三个步骤：

（1）太阳能电池吸收一定的光子能量后，在半导体中产生电子-空穴对，称为“光生载流子”。两者的极性相反。电子带负电，空穴带正电。

（2）极性相反的光生载流子被半导体PN结产生的静电场隔开。

（3）产生光的载流电子和空穴分别被太阳能电池的正极和负极收集，并在外部电路中产生电流以获得电能。

下图显示了太阳能光伏发电的原理。当光照射太阳能电池的表面时，部分光子会被硅材料吸收，并且光子的能量会转移到硅原子上，从而使电子经历跃迁并变成自由电子，这些电子会聚在一起形成一个PN结两侧的电位差。当外部电路打开时，在该电压的作用下，电流将流过外部电路以产生一定的输出功率。该过程的本质是将光子能量转换为电能的过程。

在太阳能发电系统中，系统的总效率η由太阳能电池组件的光电转换效率，控制器效率，电池效率，逆变器效率和负载效率确定。目前，太阳能电池的光电转换效率仅为17％左右。因此，提高太阳能电池模块的光电转换效率，降低太阳能光伏发电系统的单位电力成本是太阳能光伏发电产业化的重点和难点。自太阳能电池问世以来，晶体硅一直是主要材料。目前对硅太阳能电池转换效率的研究主要集中在增加能量吸收表面（例如使用双面电池减少反射），使用吸气技术和钝化技术来提高硅太阳能电池的转换效率，以及-薄细胞等方面。

当前，太阳能光伏发电系统主要用于以下三个主要领域。

（1）为非电力场合提供电力，主要是为广大非电力地区的居民的生活和生产提供电力，并为微波中继站和移动电话基站提供电力。

（2）太阳能日用电子产品，例如各种太阳能充电器，太阳能路灯和太阳能草坪灯。

（3）并网发电，即进入国家电网。我国的光伏并网发电已经非常成熟。从2013年开始，国家发布了一系列光伏发电促进政策，鼓励在条件允许的情况下在工商业区，家庭和公共建筑中建设光伏发电设施。

太阳能发电的优势

通过对几种常见的新能源，如生物质能，水能，风能和太阳能的比较分析，可以清楚地看到太阳能具有以下独特的优势。

（1）光伏发电具有经济优势。

太阳能利用的经济学可以从两个方面看：一是太阳能是取之不尽，用之不竭的，接收太阳能时不征收“税”，可以在任何地方使用。第二，在目前的技术发展水平上，使用一些太阳能已经很经济了。随着科学技术的发展和人类对太阳能技术的开发利用的突破，太阳能利用的经济学将越来越明显。如果说20世纪是石油的世纪，那么21世纪就是可再生能源的世纪（太阳能的世纪）。

从太阳能光伏电站的建设成本来看，随着太阳能光伏发电的大规模应用和推广，特别是上游晶体硅产业的成熟和光伏发电技术的发展，平台的联合开发利用随着建筑物屋顶和外墙的使用将变得越来越高。太阳能光伏发电的建设成本越来越低。与其他可再生能源相比，它已经具有相同的经济优势，并且随着国家均价政策的实施，其受欢迎程度将越来越大。

（2）太阳能是一种取之不尽的可再生能源。

经测算，一年内到达地球表面的太阳能总量约为1.892×10 ^ 24吨标准煤，是目前世界主要能源探明储量的10,000倍。太阳的寿命至少为40亿年。与人类历史相比，太阳能可以持续为地球供电的时间可以说是无限的。这就决定了太阳能的开发利用将是人类解决传统能源短缺和枯竭的最有效途径。方式。

（3）对环境无污染。

像风能，潮汐能和其他清洁能源一样的太阳能，在其开发和利用过程中几乎不会产生污染。除了其无限的储量外，它还是人类理想的替代能源。由于传统的化石燃料（煤，石油和天然气）在使用过程中会散发大量有毒有害物质，会严重污染水，土壤和大气，引起温室效应和酸雨，严重危害居住环境和人类的健康。迫切需要开发新的和相对清洁的替代能源，作为一种相对理想的清洁能源，太阳能越来越受到世界各国的关注。

从目前各种发电方式的碳排放率(g/kW·h)来看，不计算其上游环节：煤发电为275g/kW·h,油发电为204g/kW·h,天然气发电为181g/kW·h,风力发电为20g/kW·h,而太阳能光伏发电则接近零排放。并且，在发电过程中没有废渣、废料、废水、废气排出，没有噪声，不产生对人体有害的物质，不会污染环境。

光伏发电无污染

（1）能量转换环节最少。

从能源转换环节的角度来看，太阳能光伏发电直接将太阳辐射能转换为电能。在所有可再生能源利用中，太阳能光伏发电具有最少的转换环节和最直接的利用。一般而言，在整个生态环境的能量流中，随着转换链接的增加和转换链的延长，能量损失将呈几何级数增长，同时大大增加了整个系统的建设，运营成本和不稳定性。目前，晶体硅太阳能电池的光电转换效率实用水平为15％-20％，实验室最高水平已达到35％。

（2）最经济，最环保。

从资源条件的角度来看，尤其是土地占用，生物质和风能的要求更高，而太阳能的利用则非常灵活。如果太阳能光伏发电占据一个陆地区域，那么风力发电量将是太阳能的8到10倍，生物质能则是太阳能的100倍。就水力发电而言，大型水坝的建成常常需要淹没数十平方公里到数百平方公里的土地。相比之下，太阳能发电不需要占用更多土地。屋顶和墙壁可以用作太阳能光伏发电的场所。也可以利用我国广阔的沙漠。通过在沙漠上建立太阳能光伏发电基地，可以直接减少沙漠面积。从该区域到地面的直接太阳辐射有效地降低了表面温度和蒸发量，这使得植物能够在很大程度上存活和生长，稳定并减少沙丘，并从自然界中获得清洁和可再生的能源。 。

（3）可免费使用，无需运输。

人类可以通过专门的技术和设备将太阳能转化为热能或电能，并在没有运输的情况下就地使用，以造福全人类。人类使用太阳能作为一种取之不尽的能源，也是免费的。尽管纬度和气候条件的差异导致了太阳辐射的不均匀，但是与其他能源相比，太阳能在地球上的大多数地区都是通用的，可以在本地使用。这为缺乏常规能源解决能源问题的国家和地区提供了光明的前景。