光能如何转化成电能 光伏太阳能发电的工作原理是什么?
2024-04-23
太阳能光伏板可以发电这已经是大部分人的共识了,可太阳能光伏板为什么能发电你知道吗?
首先我们要知道半导体的光电效应是光伏发电的主要原理。
光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。
我们知道的太阳能光伏板其材料是从沙子中提炼出的硅,硅原子有4个外层电子,如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子(如磷原子),就成为N型半导体;若在掺入有3个外层电子的原子(如硼原子),就形成P型半导体。
当P型和N型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当阳光射到P-N结之后,空穴由P极区往N极区移动,电子由N极区向P极区移动,形成电流。
由于单片光伏电池片的电流和电压都很小,所以要先将多个光伏电池片进行串联,获得高电压,再并联获得高电流,通过一个二极管(防止电流回输)输出。
有了电流之后,为了防止系统组件过充电和过放电我们还需要安装一个控制器,通常这个控制器集微机数据采集和监测控制为一体,既可快速实时采集光伏系统当前的工作状态,随时获得PV站的工作信息,又可详细积累PV站的历史数据。
不过需要注意的是此时输出的电流是直流电,并非常用的交流电,我们还需要安装逆变器,将光伏发电产生的直流电转换为交流电。值得一提的是逆变器还有配合光伏阵列的特殊功能,例如蕞大功率点追踪及孤岛效应保护的机能。
蕞后我们还需要安装一个存储电量的仪器——蓄电池(并网系统不需要),常用的蓄电池有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池,胶体蓄电池和碱性镍镉蓄电池等。
简单说来光伏太阳能发电的流程就是:白天太阳光照射到光伏组件上,产生直流电压,把光能转换为电能,再传送给控制器,经过控制器的过充保护,在经过逆变器将直流改为交流电,再送到蓄电池里进行储存,以供需要时使用。
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