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隨著全球經濟的快速發展和人類的進步，人們對能源提出了越來越高的要求，開發新能源成為當前人類面臨的緊迫問題。由于火力發電需要燃燒煤和石油等化石燃料，一方面，化石燃料儲量有限，面臨枯竭的危險。另一方面，燃燒燃料會排放CO2和硫的氧化物，從而導致溫室效應和酸雨，并使地球環境惡化。水電會淹沒大量土地，可能導致生態環境破壞。一旦大型水庫垮塌，后果不堪設想。此外，一些國家水資源有限，也受到季節的影響。核電在正常情況下是干凈的，但一旦發生核泄漏，后果也是可怕的。
所有這些問題迫使人們尋找新能源。新能源必須同時滿足兩個條件:一是豐富，不會枯竭；二是安全干凈，不會威脅人類，不會破壞環境。目前發現的新能源有:太陽能、風能、燃料電池。
光伏發電太陽照射在地球上的能量非常大。太陽能照射在地球上大約40分鐘，足夠全球人類一年的能源消耗?？梢哉f，太陽能真的是取之不盡，用之不竭的能源。而且太陽能發電絕對清潔，不產生公害。因此，太陽能發電是一種應用廣泛、前景廣闊的理想能源。
二、太陽能發電原理。
太陽能發電是利用太陽能和半導體材料的電子特性實現的。
1.太陽能發電原理(光伏發電):陽光照射在半導體的p-n結上，形成新的一對空穴和電子。在p-n結的電場作用下，空穴從n區流向p區，電子從p區流向n區，電路接通后形成電流。這就是光伏太陽能電池的工作原理。(如圖:)
2.太陽能發電有兩種方式:一種是光熱電轉換，一種是光熱電直接轉換。
A.光熱電轉換模式:利用太陽輻射產生的熱能發電。通常，太陽能集熱器將吸收的熱能轉換成工作介質的蒸汽，然后驅動汽輪機發電。前一個過程是光熱轉換過程。后一種過程是熱電轉換過程，和普通火力發電一樣。太陽能熱發電的缺點是效率低，成本高。估計其投資至少比普通火力發電廠貴5~10倍。一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20億~25億美元，平均投資1kW2000~2500美元。所以目前只能小規模應用于特殊場合，而大規模利用在經濟上不劃算，無法與普通火力發電廠或核電廠競爭。
B.光電直接轉換模式(光伏發電):利用光電效應將太陽輻射能量直接轉換為電能。光電轉換的基本器件是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光伏效應直接將太陽能轉化為電能的裝置。它是一個半導體光電二極管。當陽光照射在光電二極管上時，光電二極管會將太陽能轉化為電能(如圖)。這種方法易于實現，成本低，得到了廣泛的應用。
能產生光伏效應的材料:單晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化鎵、硒銦銅等。P型晶體硅可以摻磷得到N型硅，形成P-N結。晶體硅是電池的基本材料。由晶體硅制成的太陽能電池主要有單晶硅太陽能電池、鑄造多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池和薄膜晶體硅電池。單晶硅電池具有電池轉換效率高、穩定性好的優點，但成本高；非晶硅太陽能電池生產效率高，成本低，但轉換效率低，效率衰減快；鑄造多晶硅太陽能電池轉換效率穩定，性價比最高；薄膜晶體硅太陽能電池正處于研發階段。在硅系太陽能電池中，單晶硅和多晶硅繼續主導光伏市場，單晶硅和多晶硅的比例已經超過80%。
太陽能電池生產過程大致可分為五個步驟:a、提純過程b、抽棒過程c、切片過程d、電池制作過程e和封裝過程。
3.太陽能發電的過程:
現在以晶體為例來描述光伏發電的過程。當光照射到太陽能電池表面時，一部分光子被硅材料吸收。光子的能量轉移到硅原子上，導致電子遷移。自由電子聚集在pn結兩側，形成電位差。當外電路接通時，在這個電壓的作用下，會有電流流過外電路，產生一定的輸出功率。當多個電池串聯或并聯時，可以形成輸出功率較大的太陽能電池陣列。
第三，太陽能發電系統。
1.太陽能發電系統的組成:太陽能發電系統主要由太陽能電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池組成。(如圖)以下是各部分功能的簡要介紹:
太陽能電池板:功能是將太陽輻射能量直接轉換成直流電供負載使用或儲存在蓄電池中備用。一般根據用戶需要，將若干塊太陽能電池板按一定方式連接，形成太陽能電池方陣，再配以合適的支架和接線盒。
充電控制器:充電控制器主要由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開關功率管等組成。在太陽能發電系統中，充電控制器的基本功能是為電池提供最佳的充電電流和電壓，對電池進行快速、平穩、高效的充電，減少充電過程中的損耗，盡可能延長電池的使用壽命；同時可以保護電池，避免過充過放。同時記錄并顯示系統的各種重要數據，如充電電流、電壓等。當控制器性能不好時，會極大地影響電池的使用壽命，最終影響系統的可靠性。
逆變器:其作用是將太陽能電池陣列和蓄電池提供的直流電逆變為交流電，提供給交流負載，并入電網。效率是選擇逆變器的重要標準之一。效率越高，光電元件產生的DC功率轉換成交流功率的過程中產生的功率損耗越小。逆變器的質量決定了發電系統的效率，而發電系統是太陽能發電系統的核心。
電池組:用于儲存太陽能電池陣列產生的直流電，供負載使用。在光伏發電系統中，電池處于浮動充放電狀態。白天太陽能電池陣列給蓄電池充電，同時陣列也給負載供電。晚上，負載由蓄電池供電。所以要求電池自放電小，充電效率高。同時要考慮價格、使用方便等因素。
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