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  • 为什么需要大力发展太阳能?

    相信很多人对太阳能有了一个大概的了解了,今天我们说说太阳能应用技术中的光伏发电,主要两个方面:原理及其优势。
     
    1、太阳能光伏发电原理
     
    光生伏打效应在液体和固体物质中都会发生,但是只有固体(尤其是半导体 PN结器件)在太阳光照射下的光电转换效率较高。利用光生伏打效应原理制成晶体矽太阳能电池,可将太阳的光能直接转换成为电能。太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池,又称光伏电池,是太阳能光伏发电系统的基础和核心器件。太阳能转换成为电能的过程主要包括3个步骤:
     
    (1)太阳能电池吸收一定能量的光子后,半导体内产生电子一空穴对,称为“光生载流子”,两者的电极性相反,电子带负电,空穴带正电。
     
    (2)电极性相反的光生载流子被半导体PN结所产生的静电场分离开。
     
    (3)光生载流电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极收集,并在外电路中产生电流,从而获得电能。
     
    太阳能光伏发电原理:当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被矽材料吸收,光子的能量传递给矽原子,使电子发生跃迁,成为自由电子,在 PN结两侧集聚形成电位差。当外部电路接通时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是光子能量转换成电能的过程。
     
    目前,太阳能光伏发电系统主要应用于以下 3个大的方面。
     
    (1)为无电场合提供电源,主要为广大无电地区居民生活生产提供电力,为微波中继站和移动电话基站提供电源等。
     
    (2)太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等。
     
    (3)并网发电,即接入电力公司电网。
     
    2、太阳能发电的优势
     
    通过对生物质能、水能、风能和太阳能等几种常见新能源的对比分析,可以清晰地看出太阳能发电具有以下独特优势。
     
    (1)光伏发电具有经济优势。
     
    可以从两个方面看太阳能利用的经济性:一是太阳能取之不。弥唤,而且在接收太阳能时不征收任何 “税”,可以随地取用;二是在目前的技术发展水准下,有些太阳能的利用已具经济性。随着科技的发展以及人类开发利用太阳能技术的突破,太阳能利用的经济性将会更加明显。如果说20世纪是石油的世纪,那么21世纪则是可再生能源的世纪(太阳能的世纪)。
     
    从太阳能光伏发电站建设成本来看,随着太阳能光伏发电的大规模应用和推广,尤其是上游晶体矽产业和光伏发电技术的日趋成熟,建筑房顶、外墙等平台的复合开发利用,每千瓦太阳能光伏发电的建设成本越来越低,相比其他可再生能源已具有同样的经济优势,而且随着国家平价的政策推行,其普及会越来会广。
     
    (2)太阳能是取之不尽的可再生能源。
     
    根据计算,一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约 1.892x10^24吨,是目前世界主要能源探明储量的1万倍。太阳的寿命至少尚有40亿年,相对于人类历史来说,太阳能可源源不断供给地球的时间可以说是无限的,这就决定了开发利用太阳能将是人类解决常规能源匮乏、枯竭的最有效途径。
     
    (3)对环境没有污染。
     
    太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样,其开发利用时几乎不产生任何污染,加之其储量的无限性,是人类理想的替代能源。由于传统化石燃料(煤、石油和天然气)在使用过程中排出大量的有毒有害物质,会对水、土壤和大气造成严重污染,形成温室效应和酸雨,严重:θ死嗟纳婊肪澈蜕硖褰】,因此急需开发出新的比较清洁的替代能源,而太阳能作为一种比较理想的清洁能源,正受到世界各国的日益重视。
     
    (4)能量转换环节最少。
     
    从能量转换环节来看,太阳能光伏发电是直接将太阳辐射能转换为电能,在所有可再生能源利用中,太阳能光伏发电的转换环节最少、利用最直接。一般来说,在整个生态环境的能量流动中,随着转换环节的增加、转换链条的拉长,能量的损失将呈几何级增加,并同时大大增加整个系统的建设、运行成本和不稳定性。目前,晶体矽太阳能电池的光电转换效率实用水准为 15%-20%,实验室最高水准已达35%。 (责任编辑:钱柜qg111)
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