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随着全球经济的快速发展和人类的进步，人们对能源提出了越来越高的要求，开发新能源成为当前人类面临的紧迫问题。由于火力发电需要燃烧煤和石油等化石燃料，一方面，化石燃料储量有限，面临枯竭的危险。另一方面，燃烧燃料会排放CO2和硫的氧化物，从而导致温室效应和酸雨，并使地球环境恶化。水电会淹没大量土地，可能导致生态环境破坏。一旦大型水库垮塌，后果不堪设想。此外，一些国家水资源有限，也受到季节的影响。核电在正常情况下是干净的，但一旦发生核泄漏，后果也是可怕的。
所有这些问题迫使人们寻找新能源。新能源必须同时满足两个条件:一是丰富，不会枯竭；二是安全干净，不会威胁人类，不会破坏环境。目前发现的新能源有:太阳能、风能、燃料电池。
光伏发电太阳照射在地球上的能量非常大。太阳能照射在地球上大约40分钟，足够全球人类一年的能源消耗。可以说，太阳能真的是取之不尽，用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对清洁，不产生公害。因此，太阳能发电是一种应用广泛、前景广阔的理想能源。
二、太阳能发电原理。
太阳能发电是利用太阳能和半导体材料的电子特性实现的。
1.太阳能发电原理(光伏发电):阳光照射在半导体的p-n结上，形成新的一对空穴和电子。在p-n结的电场作用下，空穴从n区流向p区，电子从p区流向n区，电路接通后形成电流。这就是光伏太阳能电池的工作原理。(如图:)
2.太阳能发电有两种方式:一种是光热电转换，一种是光热电直接转换。
A.光热电转换模式:利用太阳辐射产生的热能发电。通常，太阳能集热器将吸收的热能转换成工作介质的蒸汽，然后驱动汽轮机发电。前一个过程是光热转换过程。后一种过程是热电转换过程，和普通火力发电一样。太阳能热发电的缺点是效率低，成本高。估计其投资至少比普通火力发电厂贵5~10倍。一座1000MW的太阳能热电站需要投资20亿~25亿美元，平均投资1kW2000~2500美元。所以目前只能小规模应用于特殊场合，而大规模利用在经济上不划算，无法与普通火力发电厂或核电厂竞争。
B.光电直接转换模式(光伏发电):利用光电效应将太阳辐射能量直接转换为电能。光电转换的基本器件是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光伏效应直接将太阳能转化为电能的装置。它是一个半导体光电二极管。当阳光照射在光电二极管上时，光电二极管会将太阳能转化为电能(如图)。这种方法易于实现，成本低，得到了广泛的应用。
能产生光伏效应的材料:单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒铟铜等。P型晶体硅可以掺磷得到N型硅，形成P-N结。晶体硅是电池的基本材料。由晶体硅制成的太阳能电池主要有单晶硅太阳能电池、铸造多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池和薄膜晶体硅电池。单晶硅电池具有电池转换效率高、稳定性好的优点，但成本高；非晶硅太阳能电池生产效率高，成本低，但转换效率低，效率衰减快；铸造多晶硅太阳能电池转换效率稳定，性价比最高；薄膜晶体硅太阳能电池正处于研发阶段。在硅系太阳能电池中，单晶硅和多晶硅继续主导光伏市场，单晶硅和多晶硅的比例已经超过80%。
太阳能电池生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程b、抽棒过程c、切片过程d、电池制作过程e和封装过程。
3.太阳能发电的过程:
现在以晶体为例来描述光伏发电的过程。当光照射到太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收。光子的能量转移到硅原子上，导致电子迁移。自由电子聚集在pn结两侧，形成电位差。当外电路接通时，在这个电压的作用下，会有电流流过外电路，产生一定的输出功率。当多个电池串联或并联时，可以形成输出功率较大的太阳能电池阵列。
第三，太阳能发电系统。
1.太阳能发电系统的组成:太阳能发电系统主要由太阳能电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池组成。(如图)以下是各部分功能的简要介绍:
太阳能电池板:功能是将太阳辐射能量直接转换成直流电供负载使用或储存在蓄电池中备用。一般根据用户需要，将若干块太阳能电池板按一定方式连接，形成太阳能电池方阵，再配以合适的支架和接线盒。
充电控制器:充电控制器主要由专用处理器CPU、电子元器件、显示器、开关功率管等组成。在太阳能发电系统中，充电控制器的基本功能是为电池提供最佳的充电电流和电压，对电池进行快速、平稳、高效的充电，减少充电过程中的损耗，尽可能延长电池的使用寿命；同时可以保护电池，避免过充过放。同时记录并显示系统的各种重要数据，如充电电流、电压等。当控制器性能不好时，会极大地影响电池的使用寿命，最终影响系统的可靠性。
逆变器:其作用是将太阳能电池阵列和蓄电池提供的直流电逆变为交流电，提供给交流负载，并入电网。效率是选择逆变器的重要标准之一。效率越高，光电元件产生的DC功率转换成交流功率的过程中产生的功率损耗越小。逆变器的质量决定了发电系统的效率，而发电系统是太阳能发电系统的核心。
电池组:用于储存太阳能电池阵列产生的直流电，供负载使用。在光伏发电系统中，电池处于浮动充放电状态。白天太阳能电池阵列给蓄电池充电，同时阵列也给负载供电。晚上，负载由蓄电池供电。所以要求电池自放电小，充电效率高。同时要考虑价格、使用方便等因素。
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