看下圖，很多人都可以說這是太陽能發電裝置，但太陽能發電的原理和為什么它遲遲不能普及，你能不能一一列舉？咱們今天就來看看吧。
太陽輻射系統光伏陣列
1。
太陽怎樣發電？
太陽發電是指把地球外部天體的能量(主要是太陽能)轉換成人類可以利用的電能的過程。太陽發電主要有兩種形式：光熱發電和光伏發電。
就光熱發電而言，由于太陽能熱水器的普及，大家可能比較熟悉。太陽光熱發電過程可以歸納為：光—熱—電轉換過程。
用大量的反射器或透射器把太陽光集中起來，加熱工質(介質物質)，然后高溫工質通過熱交換系統，把水加熱成高溫高壓蒸汽，然后高參數蒸汽進入汽輪發電機組做功并輸出電能。
由于它的發電過程需要充足的直射光和充足的水源，因此在光熱系統建設中，對地面和建筑地區的自然資源要求也比較嚴格。然而，其發電的穩定性和可持續性優勢，卻是光伏發電所沒有的。
資料來源：莫一波，楊靈，黃柳燕，徐瓊鷹，陳海峰.對太陽能發電的各種技術研究的綜述.東方電氣，2018,32(01):78-82.
光伏發電與光熱發電相比，對自然資源要求不高，而且它能更充分地利用總的太陽輻射，而且對地形的兼容性更好，因而具有相當大的優勢，是太陽光利用的主要方式。
光電發電系統主要包括四個部分：逆變器(將直流電轉換成交流電)、太陽能電池(將光能轉換成電能)、控制器(充放電控制)、蓄電池(節省或提供電能)。
在這些因素中，太陽能電池(PV)是光伏發電系統的關鍵部件，其質量和成本直接決定了整個系統的質量和成本。
來源：高習斌，李建寧.[J]，上海電氣股份有限公司光伏發電系統技術綜述，2013/3/45-52.
2。
什么是常用太陽能電池？
從1954年太陽能電池發明到現在，電池的種類逐漸豐富起來，并且有了多樣化的結構，轉換效率有了顯著的提高。市場上的太陽能電池按制造材料可分為三種：晶硅太陽能電池、薄膜太陽能電池和光電化學太陽能電池。
晶體硅光電池起步最早，市場份額最高。基于半導體P-N結的晶硅太陽能電池，接受太陽光照射，產生一種將光能直接轉換成電能的“光伏效應”。
N結是P型半導體和N型半導體在交界處附近組合而成的結點。半導體中的載流子特性決定了P-N結的特性。
在P型半導體中存在大量可移動的空穴載體，而N型半導體中幾乎沒有空穴，這是由于濃度差導致空穴從P向N型擴散。
類似地，N型半導體中存在大量的自由電子載體，而P型半導體中幾乎沒有，兩者之間存在著自由電子濃度差，導致N型半導體中電子向P型半導體擴散。
在N區和P區的交界處，空穴和電子會合并合成，從而在交界處附近形成一段沒有載體的距離，即形成空間電荷區。
在P型半導體一側的空間電荷為負離子，N型半導體一側的空間電荷為正離子，而正離子在其邊界處產生內電場。這場場場阻止了載流子的進一步擴散，但迫使部分載流子沿擴散運動的反方向移動。
在漂移和擴散達到平衡的時候，就會形成一個阻擋層。擋板層稱為P-N結。
形成P—N結
資料：閻金鐸主編.《中國中學教學百科全書》.沈陽：沈陽出版社.1990.第217頁。
陽光照射到太陽能電池的P-N結上時，半導體材料對光子的本征吸收產生光生空穴電子對，并且在內電場的作用下，光生電子會向N端移動，而光生空穴則會向P端移動。在P區內，隨著光生電子在N區邊界的累積，P區與N區間形成了電勢差。
在將PN兩端連接成回路之后，在電路中就會產生一個電流，由N端指向P端。隨著空穴電子對的增加，電勢差增大，電流增強；
資料來源：莫一波，楊靈，黃柳燕，徐瓊鷹，陳海峰.對太陽能發電的各種技術研究的綜述.東方電氣，2018,32(01):78-82.
相對于單晶硅太陽能電池，薄膜太陽能電池起步較晚，市場接受程度也不及光化學太陽能電池。
采用半導體薄膜作基板制作的薄膜太陽能電池能量消耗小，可產生電壓的薄膜厚度僅為微米，適用于光伏建筑一體化。
現在市面上的薄膜太陽能電池主要有硅基、碲化鎘和銅銦鎵硒薄膜太陽能電池，與晶硅太陽能電池的發電原理類似。
普通光電化學太陽能電池是染料敏化納米晶太陽能電池。染色敏化納米晶太陽能電池是由光陽極、染料敏化劑、電極和氧化還原電解質等組成，其原理來源于人類模仿植物的光合作用，利用染料敏化劑優良的吸收性能，把太陽能轉化為電能。
鈣鈦礦和量子阱半導體太陽能電池是未來太陽能電池發展的新方向。
太陽能電池的發電原理和結構與染料敏化電池相似，以鈣鈦礦(CH3NH3PbX3(X=Br,I))為光吸收層，鈣鈦礦層的兩端接觸面分別與N型半導體形成P-I-N結構(即N-I-P反型結構)。
量子阱半導體太陽能電池是發展高效III-Ⅴ族復合半導體太陽能電池的有效途徑，也是提高疊層電池轉換效率的有效方法。為了提高光電轉換效率，科學家們通過調整電池中量子阱半導體太陽能電池中不同元素的含量來實現。
來自衛星的太陽能發電設備
來自|網絡。
伴隨著太陽能電池的繁榮，航空業也在蓬勃發展。與普通太陽能電池相比，用于空間站的太陽能電池具有長期可持續發電、高效、零排放、能夠承受各種沖擊等優點。
當前，國內空間站用太陽能光伏電池主要以晶硅太陽能電池為主，經濟性好，運行穩定。
同時，單結型砷化鎵太陽電池和多結級聯砷化鎵太陽電池在空間站上的應用和發展也比較迅速，但由于由不同組分組成的太陽能電池的優缺點不同，各型太陽能電池在太空中的作用也不一樣。
3。
為什么太陽能發電不能普及？
對此，也許大家會感到疑惑：太陽能已經發展了一百多年，而且取得了這么多的成果，那么為什么全部到2020年了，太陽能還沒有大規模應用于民用發電？
其原因可分為兩類：環境因素和成本因素。從環境角度看，太陽能發電需要足夠的直射光，而且需要持續的光照，所以太陽能發電受到氣候的限制較大。并非所有地區都適合安裝太陽能發電設備，也并非每個季節都適合安裝。
在成本方面，光伏發電單片太陽能電池的發電效率極低，所以為了提高效率，必須增加采光面積，顯然這不僅導致發電建設成本很高，而且作為民用發電，電費昂貴，性價比不高。
為了降低太陽能發電的成本，可在整個光伏發電過程中的每一個環節進行技術改進。但雖然每一步都有降低成本的空間，但仍然面臨著許多挑戰，包括材料、設備、電池、電池組件、兆瓦級光伏電站等各種技術還沒有完全成熟。
所以太陽能發電的普及也依賴于技術創新，以獲得高效、廉價、易制造的太陽能電池。
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