一、光伏发电简介

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

二、光伏发电原理

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应，指半导体在受到光照射时产生电动势的现象。太阳光照在半导体P－N结上，形成新的空穴-电子对，在P－N结内建电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。

光伏组件的原材料主要是硅。

 硅原子最外层有 4个电子，其结构不稳定，因此需要与另外四个硅原子共享自己的 4 个电子，来使自己的结构稳定下来。如下图：

此时硅原子结构稳定，产生电流需要有自由电荷（电子）定向移动，常向其中添加：磷（P ）、硼（B ）。

添加磷（P ）时，磷原子最外层有5 个电子，与硅原子结合起来（如下图）后，多出了一个电子。这种硅我们叫做 N型硅（呈电中性）。

添加硼（B ）时，硼原子最外层有3 个电子，与硅原子结合（如下图）后，少了一个电子（出现了空穴，需要电子填充）。这种硅我们叫做 P型硅（呈电中性）。

此时N 型硅多了电子，而P 型硅又迫切需要电子，于是就将一个 P型硅与一个 N 型硅结合起来。N 型硅中的电子向 P型硅中移动，靠前的电子移动速度较快，就与最先遇到的空穴结合。原本电中性的 N 型硅失去电子后带正电，同时P 型硅因获得了电子而带负电，于是就在中间部分形成了一个从 N型硅指向 P 型硅的内部电场，中间这个结节就是我们所谓的P－N 结。具体如下图：P－N 结的形成。

通过内电场的电场力推着P－N 结中的自由电子定向移动，光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属原子内部的库仑力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子 ，造成空穴，因为内电场力，这些自由电子不断地从N 型跑到 P型硅中，如果电池外接一根导线，电子就会沿着导线跑一圈消耗完吸收的能量后又回到 P－N 结中，重新获得能量继续跑。

总结而言，太阳光不断打破P－N 结内电场的平衡，持续的光照，使得N 型硅中的电子活跃起来。

在实际工艺生产过程中，是在N 型硅表面掺杂硼或者在P 型硅表面掺杂磷，以此在交界处形成P－N 结。

三、光伏发电特点

四、光伏发电转换率

1.单晶硅大规模生产转化率： 19.8—— 21% ；大多在17.5% ；

2.多晶硅大规模生产转化率： 18—— 18.5% ；大多在16% ；

3.砷化镓太阳能电池组的转化率比较高，约 23%；

五、光伏发电系统分类

1.独立光伏发电

独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。

2. 并网光伏发电

并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。

3. 分布式光伏发电

分布式光伏发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求。

六、光伏发电结构组成

1. 电池方阵

太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。

2. 蓄电池组

作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。

3. 控制器

是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。

4.  逆变器

将直流电转换成交流电的设备。

5.  跟踪系统

让太阳能电池板能够时刻正对太阳，发电效率达到最佳状态。

七、光伏发电应用领域

END

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