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 在我們的日常生活中，能源可謂無處不在。過去，煤、石油、天然氣作為傳統(tǒng)型主流能源一直服務(wù)人類的衣食住行，而隨著環(huán)境的污染及不可再生能源的緊缺，以燃料乙醇、生物柴油、風(fēng)能和太陽能等為主新能源正逐漸成為重要的替代能源，20世紀(jì)90年代以來，風(fēng)能發(fā)電和太陽能發(fā)電的年均增長率在30％以上。



今天，我們就一起探討和學(xué)習(xí)一下作為當(dāng)前最熱門的清潔能源，太陽能發(fā)電究竟是如何工作的？

太陽能發(fā)電也稱為“光伏”，在百度百科的解釋中，光伏（Photovoltaic）是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)（Solar power system）的簡稱，是一種利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行（離網(wǎng)運(yùn)行）和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。



那么，想要了解太陽能發(fā)電首先要搞清楚為什么太陽能可以發(fā)電，它究竟是通過什么來發(fā)電的？

早在1839年，法國科學(xué)家貝克雷爾(Becqurel)就發(fā)現(xiàn)，光照能夠使得半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏特效應(yīng)”，簡稱“光伏效應(yīng)”。

1954年，美國科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國貝爾實(shí)驗室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽電池，誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。太陽電池工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)，就是當(dāng)物體受到光照時，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應(yīng)。即當(dāng)太陽光或其他光照射半導(dǎo)體的PN結(jié)時，就會在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓，使PN結(jié)短路，就會產(chǎn)生電流。

因此，簡單來說，光伏發(fā)電就是利用太陽能電池板將陽光轉(zhuǎn)換成電能，也就是俗稱的太陽能發(fā)電。

后，光伏的生產(chǎn)及應(yīng)用便開始逐漸成熟直至如今的商業(yè)化及生活化。那么一整套太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要由哪些部件組成的呢？

1. 太陽能電池組件

光伏組件（俗稱太陽能電池板）由太陽能電池片（整片的兩種規(guī)格125*125mm、156*156mm、124*124mm等）或由激光切割機(jī)機(jī)或鋼線切割機(jī)切割開的不同規(guī)格的太陽能電池組合在一起構(gòu)成。

太陽能電池片的主要構(gòu)成為硅料，硅從沙子中提取，經(jīng)過加工得到電池片，電池片主要分為晶硅類和非晶硅類，其中晶硅類電池片又可以分為單晶電池片和多晶電池片。

之后將太陽能電池片封裝在一個不銹鋼、鋁或其他非金屬邊框上，安裝好上面的玻璃及背面的背板、充入氮?dú)狻⒚芊饩偷玫搅苏w組件，也就是光伏組件或說是太陽電池組件。



2. 逆變器

逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220V,50Hz正弦波）。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。

通常，把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流，把完成整流功能的電路稱為整流電路，把實(shí)現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設(shè)備或整流器。與之相對應(yīng)，把將直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變，把完成逆變功能的電路稱為逆變電路，把實(shí)現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變設(shè)備或逆變器。

簡單來說，逆變器的作用就是將太陽能照射在電池板上的直流電轉(zhuǎn)化成我們?nèi)粘Ｉ钪兴苁褂玫慕涣麟姟?br />


根據(jù)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的不同形式，所需要的組成部分也不同，比如獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)（俗稱離網(wǎng)系統(tǒng)）主要組成部分有光伏陣列、蓄電池組、逆變器、監(jiān)控系統(tǒng)、負(fù)載；并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成部分有光伏陣列、并網(wǎng)逆變器、公共電網(wǎng)、監(jiān)控系統(tǒng)；分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成部分有光伏陣列、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜、負(fù)載、公共電網(wǎng)、監(jiān)控系統(tǒng)。

圖示為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

01. 太陽能組件、02.逆變器、03.支架系統(tǒng)、04.監(jiān)控系統(tǒng)



由此我們便可以了解太陽能發(fā)電的原理就是利用這樣一套系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電。目前在地面、屋頂、太空衛(wèi)星、漁業(yè)等很多地方有所運(yùn)用。