如果光照射在太陽(yáng)能電池上，光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子可以從P型硅和N型硅中的共價(jià)鍵激發(fā)電子，從而產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。在復(fù)合之前，界面層附近的電子和空穴會(huì)被空間電荷的電場(chǎng)相互分離。電子向帶正電的N區(qū)移動(dòng)，空穴向帶負(fù)電的P區(qū)移動(dòng)。
通過界面層的電荷分離，在P區(qū)和N區(qū)之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)可向外測(cè)試的電壓。此時(shí)，可以在硅片的兩側(cè)添加電極，并連接電壓表。對(duì)于晶體硅太陽(yáng)能電池，典型的開路電壓為0.5~0.6V，光照在界面層產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)越多，電流越大。界面層吸收的光能越多，界面層即電池的面積越大，太陽(yáng)能電池中形成的電流越大。
陽(yáng)光照射在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)。在p-n結(jié)內(nèi)置電場(chǎng)的作用下，空穴從N區(qū)流向P區(qū)，電子從P區(qū)流向N區(qū)。這就是光伏太陽(yáng)能電池的工作原理。
太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方式，一種是光熱電轉(zhuǎn)換，另一種是光熱電直接轉(zhuǎn)換。
(1)在光熱電轉(zhuǎn)換模式下，利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電。一般太陽(yáng)能集熱器將吸收的熱能轉(zhuǎn)化為工質(zhì)的蒸汽，然后驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前者過程是光熱轉(zhuǎn)換過程；后一種過程是熱電轉(zhuǎn)換過程，和普通火力發(fā)電一樣。太陽(yáng)能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率低、成本高，其投資估計(jì)至少比普通熱電廠貴5~10倍。
(2)光電直接轉(zhuǎn)換模式。這種模式利用光伏效應(yīng)直接將太陽(yáng)輻射能量轉(zhuǎn)化為電能。光電轉(zhuǎn)換的基本裝置是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光伏效應(yīng)直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管。當(dāng)陽(yáng)光照射在光電二極管上時(shí)，光電二極管會(huì)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能并產(chǎn)生電流。當(dāng)許多電池串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，它們可以成為輸出功率相對(duì)較大的太陽(yáng)能電池陣列。太陽(yáng)能電池是一種很有前途的新型電源，它具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池使用壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，一次投資就可以長(zhǎng)期使用太陽(yáng)能電池。與火力發(fā)電和核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)造成環(huán)境污染。
光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)和分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。
1.獨(dú)立光伏發(fā)電又稱離網(wǎng)光伏發(fā)電。它主要由太陽(yáng)能電池組件、控制器和蓄電池組成。為了給交流負(fù)載供電，需要交流逆變器。獨(dú)立光伏電站包括偏遠(yuǎn)地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)、太陽(yáng)能家庭供電系統(tǒng)、通信信號(hào)電源、陰極保護(hù)、太陽(yáng)能路燈等電池可獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。
2.并網(wǎng)光伏發(fā)電是指將太陽(yáng)能模塊產(chǎn)生的直流電通過并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合商用電網(wǎng)要求的交流電，然后直接接入公共電網(wǎng)。
可分為有電池和無電池并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。帶蓄電池的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是可調(diào)度的，可以根據(jù)需要并入電網(wǎng)或退出電網(wǎng)，并具有備用電源的功能，在電網(wǎng)因故停電時(shí)可以提供應(yīng)急電源。帶電池的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)常安裝在住宅建筑中；無電池并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不具備可調(diào)度性和備用電源功能，一般安裝在較大的系統(tǒng)上。并網(wǎng)光伏發(fā)電有集中式大型并網(wǎng)光伏電站，一般為國(guó)家級(jí)電站。主要特點(diǎn)是將產(chǎn)生的能量直接輸送到電網(wǎng)，電網(wǎng)統(tǒng)一給用戶分配電能。但這類電站投資大，建設(shè)周期長(zhǎng)，占地面積大，發(fā)展不多。分散式小規(guī)模并網(wǎng)光伏發(fā)電，尤其是光伏建筑一體化光伏發(fā)電，以其投資小、建設(shè)速度快、占地面積小、政策支持強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，成為并網(wǎng)光伏發(fā)電的主流。
3.分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，也稱為分布式發(fā)電或分布式供能，是指在用戶所在地或用電所在地附近配置較小的光伏發(fā)電和供電系統(tǒng)，以滿足特定用戶的需求，支持現(xiàn)有配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，或滿足兩者的要求。
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本設(shè)備包括光伏電池模塊、光伏方艙、DC接線盒、DC配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜等設(shè)備，此外還有供電系統(tǒng)監(jiān)控裝置和環(huán)境監(jiān)控裝置。其運(yùn)行方式是，光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池模塊陣列在太陽(yáng)輻射的情況下，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換輸出電能，通過DC母線箱送至DC配電柜，由并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成交流電供給建筑物本身的負(fù)荷，通過并網(wǎng)調(diào)節(jié)電力的過剩或不足。
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