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太陽能電池板的原理

時間:2022-11-17 返回列表
如今,全世界都面臨著能源問題。隨著傳統能源的逐漸枯竭和傳統能源造成的環境污染,開發新能源迫在眉睫。環保新能源越來越受到重視。太陽能是取之不盡的新能源,也是幾乎零污染的環保能源?,F在太陽能電池已經在許多地方使用。下面簡單介紹一下太陽能電池板的工作原理。

太陽能電池板介紹

       太陽能電池板是通過吸收太陽光,利用光電效應或光化學效應,將太陽的輻射能直接或間接轉化為電能的裝置。主要是利用太陽光的能量發電的電磁型。通常情況下,太陽能電池板的主要材料是硅,但由于制造成本較高,至今沒有得到廣泛應用。不過太陽能電池板相對于其他電池產品來說,更加節能環保,相信未來會得到普及。

太陽能電池板原理

       太陽能電池板是一種對光有反應的有效裝置,可以將光能轉化為電能。能產生光伏效應的材料有很多種,如單晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化鎵、硒銦銅等。各種材料的發電原理基本相同。這里,以晶體硅為例,將描述太陽能電池板的原理過程。P型晶體硅可以摻雜磷以獲得N型硅,形成P-N結。

      當光線照射到太陽能電池板的主表面時,一些光子被硅材料吸收;光子的能量轉移到硅原子上,使電子遷移成自由電子,聚集在P-N結兩側,形成電勢差。當外電路接通時,在這個電壓的作用下,會有電流流過外電路,產生一定的輸出功率。這個過程的本質是光子能量轉化為電能的過程。

      太陽能電池板是人類利用太陽能的重要手段。發電通常有兩種方式,一種是光-熱-電轉換,另一種是光電直接轉換。我們來看看這兩種發電方式是如何的。

1.光-熱-電轉換模式:是利用太陽輻射產生的熱能進行發電的過程。一般太陽能集熱器將吸收的熱能轉化為工質蒸汽,然后驅動汽輪機發電。前一個過程是光熱轉換過程,后一個過程是熱電轉換過程。其熱電轉換過程與普通火力發電相同。

2.光電直接轉換模式:通過光電效應將太陽輻射能量直接轉換為電能,其基本器件是太陽能電池板。太陽能電池板是利用光伏效應將太陽能直接轉化為電能的裝置。屬于半導體光電二極管。當太陽光照射到光電二極管上時,光電二極管會將太陽能轉化為電能,從而產生電流。當多個太陽能電池板串聯或并聯時,可以形成輸出功率更大的太陽能電池陣列。

       太陽能電池板熱發電存在效率低、成本高的缺點。估計投資至少比普通火電廠貴5 ~ 10倍。一個1000MW的太陽能熱電站需要投資20 ~ 25億美元,1kW平均投資2000 ~ 2500美元。所以太陽能電池板只適用于小規模的特殊場合,而大規模利用在目前來看是極不經濟的,所以它現在還無法與普通的火力發電廠或者核電站相抗衡。

       雖然太陽能是一種非常環保的能源,太陽能電池是一種很好的節能方式,但是就目前的技術來看,太陽能電池的生產成本還是比較高,所以還沒有普及。但清潔能源的應用將是必然趨勢,太陽能幾乎無污染。無論是從能源還是環保的角度來看,太陽能的發展都將是未來需要大力發展的東西。也許在不久的將來,我們每個人都將使用太陽能電池。
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