從太陽能是什么到太陽能應(yīng)用的相關(guān)技術(shù)講解，相信很多人對(duì)太陽能有了一個(gè)大概的了解了，下面說說太陽能應(yīng)用技術(shù)中的光伏發(fā)電，主要兩個(gè)方面：原理及其優(yōu)勢(shì)。

地面集中式太陽能發(fā)電應(yīng)用

1、太陽能光伏發(fā)電原理

光生伏打效應(yīng)在液體和固體物質(zhì)中都會(huì)發(fā)生，但是只有固體（尤其是半導(dǎo)體PN結(jié)器件）在太陽光照射下的光電轉(zhuǎn)換效率較高。利用光生伏打效應(yīng)原理制成晶體硅太陽能電池，可將太陽的光能直接轉(zhuǎn)換成為電能。太陽能光伏發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換器是太陽能電池，又稱光伏電池，是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心器件。太陽能轉(zhuǎn)換成為電能的過程主要包括3個(gè)步驟：

(1)太陽能電池吸收一定能量的光子后，半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，稱為“光生載流子”，兩者的電極性相反，電子帶負(fù)電，空穴帶正電。

(2)電極性相反的光生載流子被半導(dǎo)體PN結(jié)所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)分離開。

(3)光生載流電子和空穴分別被太陽能電池的正、負(fù)極收集，并在外電路中產(chǎn)生電流，從而獲得電能。

太陽能光伏發(fā)電原理如下圖所示。當(dāng)光線照射太陽能電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量傳遞給硅原子，使電子發(fā)生躍遷，成為自由電子，在PN結(jié)兩側(cè)集聚形成電位差。當(dāng)外部電路接通時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)是光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。

在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總效率η由太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率、控制器效率、蓄電池效率、逆變器效率及負(fù)載的效率等決定。目前，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率只有17%左右。因此，提高太陽能電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率、降低太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的單位功率造價(jià)，是太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)和難點(diǎn)。自太陽能電池問世以來，晶體硅作為主要材料保持著統(tǒng)治地位。目前對(duì)硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的研究，主要圍繞著加大吸能面（如采用雙面電池減小反射）、運(yùn)用吸雜技術(shù)和鈍化工藝提高硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率、電池超薄型化等方面。

目前，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要應(yīng)用于以下3個(gè)大的方面。

(1)為無電場(chǎng)合提供電源，主要為廣大無電地區(qū)居民生活生產(chǎn)提供電力，為微波中繼站和移動(dòng)電話基站提供電源等。

(2)太陽能日用電子產(chǎn)品，如各類太陽能充電器、太陽能路燈和太陽能草坪燈等。

(3)并網(wǎng)發(fā)電，即接入國家電網(wǎng)。我國光伏并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)很成熟了，從2013年開始，國家出臺(tái)了一系列的光伏發(fā)電促進(jìn)政策，鼓勵(lì)有條件的地區(qū)工商業(yè)和戶用、公共建筑等建設(shè)光伏發(fā)電設(shè)施。

2、太陽能發(fā)電的優(yōu)勢(shì)

通過對(duì)生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能和太陽能等幾種常見新能源的對(duì)比分析，可以清晰地看出太陽能發(fā)電具有以下獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

(1)光伏發(fā)電具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

可以從兩個(gè)方面看太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性：一是太陽能取之不盡，用之不竭，而且在接收太陽能時(shí)不征收任何“稅”，可以隨地取用；二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，有些太陽能的利用已具經(jīng)濟(jì)性。隨著科技的發(fā)展以及人類開發(fā)利用太陽能技術(shù)的突破，太陽能利用的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)更加明顯。如果說20世紀(jì)是石油的世紀(jì)，那么21世紀(jì)則是可再生能源的世紀(jì)（太陽能的世紀(jì)）。

從太陽能光伏發(fā)電站建設(shè)成本來看，隨著太陽能光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用和推廣，尤其是上游晶體硅產(chǎn)業(yè)和光伏發(fā)電技術(shù)的日趨成熟，建筑房頂、外墻等平臺(tái)的復(fù)合開發(fā)利用，每千瓦太陽能光伏發(fā)電的建設(shè)成本越來越低，相比其他可再生能源已具有同樣的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，而且隨著國家平價(jià)的政策推行，其普及會(huì)越來會(huì)廣。

(2)太陽能是取之不盡的可再生能源。

根據(jù)計(jì)算，一年內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約1.892x10^24噸，是目前世界主要能源探明儲(chǔ)量的1萬倍。太陽的壽命至少尚有40億年，相對(duì)于人類歷史來說，太陽能可源源不斷供給地球的時(shí)間可以說是無限的，這就決定了開發(fā)利用太陽能將是人類解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的最有效途徑。

(3)對(duì)環(huán)境沒有污染。

太陽能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染，加之其儲(chǔ)量的無限性，是人類理想的替代能源。由于傳統(tǒng)化石燃料（煤、石油和天然氣）在使用過程中排出大量的有毒有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)水、土壤和大氣造成嚴(yán)重污染，形成溫室效應(yīng)和酸雨，嚴(yán)重危害人類的生存環(huán)境和身體健康，因此急需開發(fā)出新的比較清潔的替代能源，而太陽能作為一種比較理想的清潔能源，正受到世界各國的日益重視。

從目前各種發(fā)電方式的碳排放率(g/kW·h)來看，不計(jì)算其上游環(huán)節(jié)：煤發(fā)電為275g/kW·h,油發(fā)電為204g/kW·h,天然氣發(fā)電為181g/kW·h,風(fēng)力發(fā)電為20g/kW·h,而太陽能光伏發(fā)電則接近零排放。并且，在發(fā)電過程中沒有廢渣、廢料、廢水、廢氣排出，沒有噪聲，不產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)，不會(huì)污染環(huán)境。

光伏發(fā)電無污染

(4)能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少。

從能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)來看，太陽能光伏發(fā)電是直接將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能，在所有可再生能源利用中，太陽能光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)最少、利用最直接。一般來說，在整個(gè)生態(tài)環(huán)境的能量流動(dòng)中，隨著轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的增加、轉(zhuǎn)換鏈條的拉長，能量的損失將呈幾何級(jí)增加，并同時(shí)大大增加整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)行成本和不穩(wěn)定性。目前，晶體硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率實(shí)用水平為15%-20%,實(shí)驗(yàn)室最高水平已達(dá)35%。

(5)最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保。

從資源條件尤其是土地占用來看，生物能、風(fēng)能是較為苛刻的，而太陽能利用則很靈活。如果說太陽能光伏發(fā)電占用土地面積為1,風(fēng)力則是太陽能的8-10倍，生物能則達(dá)到100倍。就水電而言，一個(gè)大型水壩的建成往往需要淹沒數(shù)十平方公里到上百平方公里的土地。相比而言，太陽能發(fā)電不需要占用更多的土地，屋頂、墻面都可成為太陽能光伏發(fā)電利用的場(chǎng)所，還可利用我國廣闊的沙漠，通過在沙漠上建造太陽能光伏發(fā)電基地，直接降低沙漠地帶直射到地表的太陽輻射，有效降低地表溫度，減小蒸發(fā)量，進(jìn)而使植物的存活和生長在相當(dāng)程度上成為可能，穩(wěn)固并減少沙丘，又向大自然索取了所需的清潔可再生能源。

(6)可免費(fèi)使用且無須運(yùn)輸。

人類可以通過專門的技術(shù)和設(shè)備將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能或電能，就地加以利用，無須運(yùn)輸，為人類造福。而且人類利用太陽能這一取之不盡的能源也是免費(fèi)的。雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽能輻射的不均勻，但相對(duì)于其他能源來說，太陽能對(duì)地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。這就為常規(guī)能源缺乏的國家和地區(qū)解決能源問題提供了美好前景。

（De ce qu'est l'énergie solaire à l'explication de la technologie connexe de l'application de l'énergie solaire, je crois que beaucoup de gens ont une compréhension générale de l'énergie solaire, ci - dessous pour parler de la technologie d'application de l'énergie solaire dans la production d'énergie photovolta?que, deux aspects principaux: le principe et ses avantages.

Application de l'énergie solaire concentrée au sol



1. Principe de la production d'énergie solaire photovolta?que



L'effet photovolta?que se produit à la fois dans les liquides et les solides, mais seulement dans les solides (en particulier les dispositifs à jonction PN semi - conductrice) sous l'irradiation de la lumière du soleil, l'efficacité de conversion photoélectrique est plus élevée. En utilisant le principe de l'effet photovolta?que, les cellules solaires au silicium cristallin peuvent convertir directement l'énergie solaire en énergie électrique. Le convertisseur d'énergie de la production d'énergie photovolta?que solaire est la cellule solaire, également appelée cellule photovolta?que, est la base et le dispositif central du système de production d'énergie photovolta?que solaire. Le processus de conversion de l'énergie solaire en énergie électrique comprend principalement trois étapes:



Après l'absorption d'un photon d'une certaine énergie par la cellule solaire, une paire de trous d'électrons est générée dans le semi - conducteur, qui est appelé "porteur photogénéré". Les deux ont des polarités opposées, les électrons ont une charge négative et les trous ont une charge positive.



(2) les porteurs photogénérés de polarité opposée sont séparés par le champ électrostatique généré par la jonction PN du semi - conducteur.



Les électrons porteurs de courant photogénéré et les trous sont recueillis respectivement par les électrodes positives et négatives des cellules solaires, et le courant est généré dans le circuit externe pour obtenir de l'énergie électrique.



Le principe de la production d'énergie solaire photovolta?que est illustré dans la figure ci - dessous. Lorsque la lumière éclaire la surface de la cellule solaire, une partie des photons est absorbée par le matériau silicium, l'énergie photonique est transférée à l'atome de silicium, ce qui fait que les électrons se déplacent et deviennent des électrons libres. Lorsque le circuit externe est allumé, sous l'action de cette tension, il y aura un courant à travers le circuit externe pour produire une certaine puissance de sortie. L'essence de ce processus est le processus de conversion de l'énergie photonique en énergie électrique.



Dans les systèmes solaires, l'efficacité totale du système η Il est déterminé par l'efficacité de conversion photoélectrique, l'efficacité du Contr?leur, l'efficacité de la batterie, l'efficacité de l'onduleur et l'efficacité de la charge des modules solaires. à l'heure actuelle, l'efficacité de conversion photoélectrique des cellules solaires n'est que d'environ 17%. Par conséquent, l'amélioration de l'efficacité de conversion photovolta?que des modules de cellules solaires et la réduction du co?t unitaire de l'énergie du système de production d'énergie photovolta?que solaire sont les points clés et difficiles de l'industrialisation de la production d'énergie photovolta?que solaire. Depuis l'avènement des cellules solaires, le silicium cristallin, en tant que matériau principal, est resté dominant. à l'heure actuelle, la recherche sur l'efficacité de conversion des cellules solaires au silicium se concentre principalement sur l'augmentation de la surface d'absorption d'énergie (par exemple, l'utilisation de cellules recto - verso pour réduire la réflexion), l'utilisation de la technologie d'absorption des impuretés et de passivation pour améliorer l'efficacité de conversion des cellules solaires au silicium, le moulage ultra - mince des cellules, etc.



à l'heure actuelle, les systèmes photovolta?ques solaires sont principalement utilisés dans les trois domaines suivants.



Fournir de l'énergie pour la fermeture du champ électrique, principalement pour la production domestique des résidents dans les grandes zones sans électricité, et fournir de l'énergie pour la station de relais micro - ondes et la station de base de téléphone mobile, etc.



Produits électroniques solaires quotidiens, tels que divers chargeurs solaires, Lampes de rue solaires et lampes de pelouse solaires, etc.



La production d'électricité connectée au réseau, c'est - à - dire connectée au réseau national. La production d'électricité photovolta?que connectée au réseau est très mature en Chine. Depuis 2013, l'état a publié une série de politiques de promotion de la production d'électricité photovolta?que, encourageant l'industrie et le commerce, les ménages, les batiments publics et d'autres installations de production d'électricité photovolta?que dans les régions où les conditions le permettent.




2. Avantages de la production d'énergie solaire



L'analyse comparative de plusieurs nouvelles sources d'énergie communes, telles que la biomasse, l'eau, l'énergie éolienne et l'énergie solaire, montre clairement que l'énergie solaire présente les avantages uniques suivants.



La production d'énergie photovolta?que présente des avantages économiques.



L'économie de l'utilisation de l'énergie solaire peut être vue sous deux aspects: l'un est que l'énergie solaire est inépuisable et inépuisable, et qu'elle peut être utilisée n'importe où sans aucune "taxe" sur la réception de l'énergie solaire; Deuxièmement, au niveau actuel de développement technologique, l'utilisation de l'énergie solaire a été économique. Avec le développement de la science et de la technologie et la percée de la technologie de l'énergie solaire, l'économie de l'utilisation de l'énergie solaire sera plus évidente. Si le XXe siècle est le siècle du pétrole, le XXIe siècle est le siècle des énergies renouvelables (le siècle de l'énergie solaire).



Du point de vue du co?t de construction de la centrale solaire photovolta?que, avec l'application et la promotion à grande échelle de la production d'énergie solaire photovolta?que, en particulier la maturité croissante de l'industrie du silicium cristallin en amont et de la technologie de production d'énergie photovolta?que, le développement et l'utilisation composites de plates - formes telles que les toits de batiments et les murs extérieurs, le co?t de construction de la production d'énergie solaire photovolta?que par kilowatt est de plus en plus faible, ce qui a le même avantage économique que d'autres énergies renouvelables, et avec la mise en ?uvre de Sa popularité va augmenter.



L'énergie solaire est une source inépuisable d'énergie renouvelable.



Selon les calculs, la quantité totale d'énergie solaire atteignant la surface de la terre en un an est d'environ 1892x10 ^ 24 tonnes de charbon standard, soit 10 000 fois les réserves prouvées des principales sources d'énergie dans le monde. La durée de vie du soleil est d'au moins 4 milliards d'années. Par rapport à l'histoire de l'humanité, le temps que l'énergie solaire peut fournir à la terre est infini, ce qui détermine que le développement et l'utilisation de l'énergie solaire sera le moyen le plus efficace de résoudre le manque et l'épuisement de l'énergie conventionnelle.



Il n'y a pas de pollution de l'environnement.



L'énergie solaire, comme l'énergie éolienne, l'énergie marémotrice et d'autres sources d'énergie propres, ne produit pratiquement aucune pollution lors de son développement et de son utilisation, ainsi que ses réserves infinies, est l'énergie de remplacement idéale de l'humanité. étant donné que les combustibles fossiles traditionnels (charbon, pétrole et gaz naturel) rejettent une grande quantité de substances toxiques et nocives dans le processus d'utilisation, ce qui polluera gravement l'eau, le sol et l'atmosphère, formera l'effet de serre et les pluies acides, et nuira gravement à l'environnement de vie et à la santé humaine, il est urgent de développer de nouvelles sources d'énergie de remplacement plus propres, et l'énergie solaire, en tant qu'énergie propre idéale, re?oit de plus en plus d'attention de la part de tous les pays du monde.



En ce qui concerne le taux d'émission de carbone (G / kw·h) des différents modes de production d'électricité, les liens en amont ne sont pas calculés: la production d'électricité au charbon est de 275 G / kw·h, la production d'électricité au pétrole est de 204 G / kw·h, la production d'électricité au gaz naturel est de 181 G / kw·h, la production d'énergie éolienne est de 20 g / kw·h et la production d'énergie solaire photovolta?que est proche de zéro émission. En outre, dans le processus de production d'électricité, il n'y a pas de scories, de déchets, d'eaux usées et de gaz résiduaires rejetés, pas de bruit, pas de substances nocives pour le corps humain, pas de pollution de l'environnement.



Production d'énergie photovolta?que sans pollution



Le lien de conversion énergétique est minimal.



Du point de vue de la conversion de l'énergie, la production d'énergie photovolta?que solaire est la conversion directe de l'énergie rayonnante solaire en énergie électrique. Parmi toutes les utilisations d'énergie renouvelable, la conversion de l'énergie photovolta?que solaire est la plus faible et la plus directe. En général, avec l'augmentation des liens de conversion et l'allongement de la cha?ne de conversion, la perte d'énergie augmente géométriquement dans l'ensemble du flux d'énergie de l'environnement écologique, ce qui augmente considérablement les co?ts de construction, d'exploitation et d'instabilité de l'ensemble du système. à l'heure actuelle, l'efficacité de conversion photoélectrique des cellules solaires au silicium cristallin est de 15 à 20%, et le niveau le plus élevé en laboratoire est de 35%.



Le plus économique et le plus respectueux de l'environnement.



En ce qui concerne l'état des ressources, en particulier l'occupation des sols, la bioénergie et l'énergie éolienne sont relativement dures, tandis que l'utilisation de l'énergie solaire est très flexible. Si l'énergie solaire photovolta?que occupe une superficie de 1, l'énergie éolienne est 8 à 10 fois plus importante que l'énergie solaire et l'énergie biologique 100 fois plus importante. En ce qui concerne l'hydroélectricité, la construction d'un grand barrage nécessite souvent l'inondation de dizaines à des centaines de kilomètres carrés de terres. En revanche, la production d'énergie solaire n'a pas besoin d'occuper plus de terres. Le toit et le mur peuvent être utilisés pour la production d'énergie solaire photovolta?que. En outre, le vaste désert de notre pays peut être utilisé pour réduire directement le rayonnement solaire directement à la surface de la terre dans le désert en construisant une base de production d'énergie solaire photovolta?que dans le désert, réduire efficacement la température de surface et l'évaporation, ce qui rend la survie et la croissance des plantes possibles dans une large mesure. Stabiliser et réduire les dunes de sable, tout en exigeant de la nature les énergies propres et renouvelables dont elle a besoin.



Peut être utilisé gratuitement sans transport.



L'humanité peut transformer l'énergie solaire en énergie thermique ou électrique par des technologies et des équipements spécialisés et l'utiliser localement, sans transport, au profit de l'humanité. Et l'utilisation de l'énergie solaire est gratuite. Bien que le rayonnement solaire ne soit pas uniforme en raison de la différence de latitude et de conditions climatiques, l'énergie solaire est omniprésente dans la plupart des régions de la terre et peut être utilisée localement par rapport à d'autres sources d'énergie. Cela offre de bonnes perspectives aux pays et aux régions qui manquent d'énergie conventionnelle pour résoudre les problèmes énergétiques.
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