看下图，很多人都可以说这是太阳能发电装置，但太阳能发电的原理和为什么它迟迟不能普及，你能不能一一列举？咱们今天就来看看吧。
太阳辐射系统光伏阵列
1。
太阳怎样发电？
太阳发电是指把地球外部天体的能量(主要是太阳能)转换成人类可以利用的电能的过程。太阳发电主要有两种形式：光热发电和光伏发电。
就光热发电而言，由于太阳能热水器的普及，大家可能比较熟悉。太阳光热发电过程可以归纳为：光—热—电转换过程。
用大量的反射器或透射器把太阳光集中起来，加热工质(介质物质)，然后高温工质通过热交换系统，把水加热成高温高压蒸汽，然后高参数蒸汽进入汽轮发电机组做功并输出电能。
由于它的发电过程需要充足的直射光和充足的水源，因此在光热系统建设中，对地面和建筑地区的自然资源要求也比较严格。然而，其发电的稳定性和可持续性优势，却是光伏发电所没有的。
资料来源：莫一波，杨灵，黄柳燕，徐琼鹰，陈海峰.对太阳能发电的各种技术研究的综述.东方电气，2018,32(01):78-82.
光伏发电与光热发电相比，对自然资源要求不高，而且它能更充分地利用总的太阳辐射，而且对地形的兼容性更好，因而具有相当大的优势，是太阳光利用的主要方式。
光电发电系统主要包括四个部分：逆变器(将直流电转换成交流电)、太阳能电池(将光能转换成电能)、控制器(充放电控制)、蓄电池(节省或提供电能)。
在这些因素中，太阳能电池(PV)是光伏发电系统的关键部件，其质量和成本直接决定了整个系统的质量和成本。
来源：高习斌，李建宁.[J]，上海电气股份有限公司光伏发电系统技术综述，2013/3/45-52.
2。
什么是常用太阳能电池？
从1954年太阳能电池发明到现在，电池的种类逐渐丰富起来，并且有了多样化的结构，转换效率有了显著的提高。市场上的太阳能电池按制造材料可分为三种：晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和光电化学太阳能电池。
晶体硅光电池起步最早，市场份额最高。基于半导体P-N结的晶硅太阳能电池，接受太阳光照射，产生一种将光能直接转换成电能的“光伏效应”。
N结是P型半导体和N型半导体在交界处附近组合而成的结点。半导体中的载流子特性决定了P-N结的特性。
在P型半导体中存在大量可移动的空穴载体，而N型半导体中几乎没有空穴，这是由于浓度差导致空穴从P向N型扩散。
类似地，N型半导体中存在大量的自由电子载体，而P型半导体中几乎没有，两者之间存在着自由电子浓度差，导致N型半导体中电子向P型半导体扩散。
在N区和P区的交界处，空穴和电子会合并合成，从而在交界处附近形成一段没有载体的距离，即形成空间电荷区。
在P型半导体一侧的空间电荷为负离子，N型半导体一侧的空间电荷为正离子，而正离子在其边界处产生内电场。这场场场阻止了载流子的进一步扩散，但迫使部分载流子沿扩散运动的反方向移动。
在漂移和扩散达到平衡的时候，就会形成一个阻挡层。挡板层称为P-N结。
形成P—N结
资料：阎金铎主编.《中国中学教学百科全书》.沈阳：沈阳出版社.1990.第217页。
阳光照射到太阳能电池的P-N结上时，半导体材料对光子的本征吸收产生光生空穴电子对，并且在内电场的作用下，光生电子会向N端移动，而光生空穴则会向P端移动。在P区内，随着光生电子在N区边界的累积，P区与N区间形成了电势差。
在将PN两端连接成回路之后，在电路中就会产生一个电流，由N端指向P端。随着空穴电子对的增加，电势差增大，电流增强；
资料来源：莫一波，杨灵，黄柳燕，徐琼鹰，陈海峰.对太阳能发电的各种技术研究的综述.东方电气，2018,32(01):78-82.
相对于单晶硅太阳能电池，薄膜太阳能电池起步较晚，市场接受程度也不及光化学太阳能电池。
采用半导体薄膜作基板制作的薄膜太阳能电池能量消耗小，可产生电压的薄膜厚度仅为微米，适用于光伏建筑一体化。
现在市面上的薄膜太阳能电池主要有硅基、碲化镉和铜铟镓硒薄膜太阳能电池，与晶硅太阳能电池的发电原理类似。
普通光电化学太阳能电池是染料敏化纳米晶太阳能电池。染色敏化纳米晶太阳能电池是由光阳极、染料敏化剂、电极和氧化还原电解质等组成，其原理来源于人类模仿植物的光合作用，利用染料敏化剂优良的吸收性能，把太阳能转化为电能。
钙钛矿和量子阱半导体太阳能电池是未来太阳能电池发展的新方向。
太阳能电池的发电原理和结构与染料敏化电池相似，以钙钛矿(CH3NH3PbX3(X=Br,I))为光吸收层，钙钛矿层的两端接触面分别与N型半导体形成P-I-N结构(即N-I-P反型结构)。
量子阱半导体太阳能电池是发展高效III-Ⅴ族复合半导体太阳能电池的有效途径，也是提高叠层电池转换效率的有效方法。为了提高光电转换效率，科学家们通过调整电池中量子阱半导体太阳能电池中不同元素的含量来实现。
来自卫星的太阳能发电设备
来自|网络。
伴随着太阳能电池的繁荣，航空业也在蓬勃发展。与普通太阳能电池相比，用于空间站的太阳能电池具有长期可持续发电、高效、零排放、能够承受各种冲击等优点。
当前，国内空间站用太阳能光伏电池主要以晶硅太阳能电池为主，经济性好，运行稳定。
同时，单结型砷化镓太阳电池和多结级联砷化镓太阳电池在空间站上的应用和发展也比较迅速，但由于由不同组分组成的太阳能电池的优缺点不同，各型太阳能电池在太空中的作用也不一样。
3。
为什么太阳能发电不能普及？
对此，也许大家会感到疑惑：太阳能已经发展了一百多年，而且取得了这么多的成果，那么为什么全部到2020年了，太阳能还没有大规模应用于民用发电？
其原因可分为两类：环境因素和成本因素。从环境角度看，太阳能发电需要足够的直射光，而且需要持续的光照，所以太阳能发电受到气候的限制较大。并非所有地区都适合安装太阳能发电设备，也并非每个季节都适合安装。
在成本方面，光伏发电单片太阳能电池的发电效率极低，所以为了提高效率，必须增加采光面积，显然这不仅导致发电建设成本很高，而且作为民用发电，电费昂贵，性价比不高。
为了降低太阳能发电的成本，可在整个光伏发电过程中的每一个环节进行技术改进。但虽然每一步都有降低成本的空间，但仍然面临着许多挑战，包括材料、设备、电池、电池组件、兆瓦级光伏电站等各种技术还没有完全成熟。
所以太阳能发电的普及也依赖于技术创新，以获得高效、廉价、易制造的太阳能电池。
上一篇：乡村太阳能光伏发电 下一篇：有10个太阳能光伏“冷知识”你可能不知道！