詳解太陽(yáng)能發(fā)電方式和的工作原理

太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p－n結(jié)上，形成新的空穴－電子對(duì)，在p－n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，光生空穴流向p區(qū)，光生電子流向n區(qū)，接通電路后就產(chǎn)生電流。這就是光電效應(yīng)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)換方式，另一種是光電直接轉(zhuǎn)換方式。

1、光熱電轉(zhuǎn)換

光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過(guò)利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過(guò)程是光—熱轉(zhuǎn)換過(guò)程；后一個(gè)過(guò)程是熱—電轉(zhuǎn)換過(guò)程，與普通的火力發(fā)電一樣。太陽(yáng)能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而成本很高，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。一座1000MW的太陽(yáng)能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競(jìng)爭(zhēng)。

2、光電直接轉(zhuǎn)換

太陽(yáng)能電池發(fā)電是根據(jù)特定材料的光電性質(zhì)制成的。黑體（如太陽(yáng)）輻射出不同波長(zhǎng)（對(duì)應(yīng)于不同頻率）的電磁波， 如紅外線、紫外線、可見(jiàn)光等等。當(dāng)這些射線照射在不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體上，光子與導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的自由電子作用產(chǎn)生電流。射線的波長(zhǎng)越短，頻率越高，所具有的能量就越高，例如紫外線所具有的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紅外線。但是并非所有波長(zhǎng)的射線的能量都能轉(zhuǎn)化為電能，值得注意的是光伏效應(yīng)于射線的強(qiáng)度大小無(wú)關(guān)，只有頻率達(dá)到或超越可產(chǎn)生光伏效應(yīng)的閾值時(shí)，電流才能產(chǎn)生。能夠使半導(dǎo)體產(chǎn)生光伏效應(yīng)的光的最大波長(zhǎng)同該半導(dǎo)體的禁帶寬度相關(guān)，譬如晶體硅的禁帶寬度在室溫下約為1．155eV，因此必須波長(zhǎng)小于1100nm的光線才可以使晶體硅產(chǎn)生光伏效應(yīng)。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，太陽(yáng)光電的發(fā)電原理，是利用太陽(yáng)電池吸收0．4μm～1．1μm波長(zhǎng)（針對(duì)硅晶）的太陽(yáng)光，將光能直接轉(zhuǎn)變成電能輸出的一種發(fā)電方式。

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