從太陽能是什么到太陽能應用的相關技術,我相信很多人對太陽能有了大致的了解,下面江蘇光伏發電設備談談太陽能在光伏發電中的應用技術,主要有兩個方面:原理及其優點。
地面集中太陽能發電應用
1. 太陽能光伏發電原理
光伏效應存在于液體和固體材料中,但只有固體(尤其是半導體PN結器件)在陽光下具有更高的光電轉換效率。光伏效應制成的晶體硅太陽能電池可以直接將太陽能轉化為電能。太陽能光伏發電的能量轉換器是太陽能電池,又稱光伏電池,是太陽能光伏發電系統的基礎和核心設備。太陽能轉化為電能的過程主要包括三個步驟:
(1)太陽能電池吸收一定能量的光子后,在半導體中產生電子空穴對,稱為“光生載流子”。兩者的電極性相反,電子帶負電荷,空穴帶正電荷。
(2)通過半導體PN結產生的靜電場將光相反的載流子分離。
(3)太陽能電池的正極和負極分別收集光生載流電子和空穴,在外電路中產生電流,從而獲得電能。
太陽能光伏發電原理如下圖所示。當光照表面的太陽能電池,一部分光子被硅材料吸收,光子的能量是轉移到硅原子,使電子躍遷,成為自由電子,積累兩岸的PN結形成電位差。當外部電路接通時,在這個電壓的作用下,會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的本質是把光子能量轉換成電能。

(圖)太陽能光伏發電
在太陽能發電系統中,系統的總效率由太陽能電池組件的光電轉換效率、控制器效率、電池效率、逆變器效率和負載效率決定。目前,太陽能電池的光伏轉換效率僅為17%左右。因此,提高太陽能電池組件的光電轉換效率,降低太陽能光伏發電系統的單位發電成本,是太陽能光伏發電產業化的重點和難點。自太陽能電池問世以來,晶體硅作為主要材料一直占據著主導地位。目前,硅太陽能電池轉換效率的研究主要集中在增加能量吸收面(如利用雙面電池降低反射),利用雜質吸收技術和鈍化工藝提高硅太陽能電池、超薄電池的轉換效率等方面。
目前,太陽能光伏發電系統主要用于以下三個方面。
(1)為無電場合供電,主要為廣大無電地區居民的生活生產提供電力,為微波中繼站、手機基站等提供電力。
(2)太陽能日用電子產品,如各種太陽能充電器、太陽能路燈、太陽能草坪燈等。
(3)并網發電,即接入國家電網。中國的光伏發電已經非常成熟。2013年以來,中國出臺了一系列光伏發電促進政策,鼓勵有條件的工業、商業、家庭和公共建筑建設光伏發電設施。
可再生能源
2. 太陽能發電的優點
通過對生物質能源、水能、風能、太陽能等常見新能源的對比分析,我們可以清楚地看到太陽能具有以下獨特的優勢。
(1)光伏發電具有經濟優勢。
太陽能利用的經濟性可以從兩個方面看:第一,太陽能是取之不盡用之不竭的,而且在接收太陽能的時候是不征稅的。其次,在目前的技術發展水平下,一些太陽能的利用是經濟的。隨著科學技術的發展以及人類對太陽能技術開發利用的突破,太陽能利用的經濟性將更加明顯。如果說20世紀是石油的世紀,那么21世紀就是可再生能源的世紀(太陽能的世紀)。
從太陽能光伏電站建設成本,太陽能光伏發電的大規模應用和推廣,尤其是在晶體硅產業的上游和光伏發電技術越來越成熟,建筑屋頂、外墻復合開發平臺,每千瓦太陽能光伏發電建設成本越來越低,與其他可再生能源相比具有相同的經濟優勢,并且隨著國家政策的實施平價,它得到了更廣泛的推廣。
太陽能是一種取之不盡的可再生能源。
據測算,太陽能到達地球表面或一年內的標準煤總量約為1.892 x10 ^ 24噸,是目前世界主要能源探明儲量的1萬倍。太陽是至少40億年的生命,相對于人類歷史,太陽能可以提供地球可以說是無限的時間,這決定了太陽能的開發和利用將是最有效的方法來解決傳統能源的缺乏,疲憊。
(3)對環境無污染。
太陽能與風能、潮汐能等清潔能源一樣,在開發利用過程中幾乎不產生任何污染,其儲量是無限的,是人類理想的替代能源。由于傳統的化石燃料(煤、石油和天然氣)去除大量的有毒、有害物質在使用過程中,會導致嚴重的污染水、土壤和大氣、溫室效應和酸雨的形成,嚴重危害人類的生存環境和健康,因此需要開發新的更清潔的替代能源,而太陽能作為一種理想的清潔能源,正在越來越多地關注世界上所有的國家。
江蘇光伏發電廠家排名從目前各種發電方式的碳排放速率(g/kW·h)來看,不計算上游環節:煤炭發電275g/kW·h,石油發電204g/kW·h,天然氣發電181g/kW·h,風力發電20g/kW·h,太陽能光伏發電接近零排放。而且,在發電過程中,沒有廢渣、廢物、廢水、廢氣排放,沒有噪音,不產生對人體有害的物質,也不會污染環境。
光伏發電是無污染的
(4)最小能量轉換。
在能量轉換方面,太陽能光伏發電直接將太陽能輻射能轉化為電能。在所有可再生能源利用中,太陽能光伏發電的轉換環節最少,直接利用率最高。一般來說,在整個生態環境的能量流中,隨著轉換環節的增加和轉換鏈的延伸,能量損失將呈幾何級數增長,大大增加整個系統的建設、運行成本和不穩定性。目前,晶體硅太陽能電池的光電轉換效率實際水平為15%-20%,實驗室最高水平已達到35%。
最經濟、最環保。
在資源條件方面,特別是土地占用方面,生物能源和風能相對苛刻,而太陽能的利用非常靈活。太陽能光伏發電占地面積為1時,風能為太陽能的8-10倍,生物能源為100倍。就水電而言,大壩的建設往往需要淹沒數十至數百平方公里的土地。相比之下,太陽能不需要占用更多的土地,屋頂、墻面可以成為太陽能光伏發電使用的現場,還可以利用我國廣闊的沙漠,通過建設太陽能光伏發電基地在沙漠中,直接減少沙漠區到達地表的太陽輻射,有效降低表面溫度,減少蒸發,植物的生存和生長的程度,固體和減少沙丘,并要求從本質上要求清潔能源和可再生能源。
(6)可免費使用且無須運輸。
人類可以通過專門的技術和設備將太陽能轉化為熱能或電能,就地加以利用,無須運輸,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,但相對于其他能源來說,太陽能對地球上絕大多數地區具有存在的普遍性,可就地取用。這就為常規能源缺乏的國家和地區解決能源問題提供了美好前景。
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