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光伏

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你需要知道的關於光伏的一切 光伏,甚至光伏,最近已成為最具活力的發展行業之一,其產品正在成為我們生活中常見的一部分。光伏不再只是“空間技術”,而是慢慢成為我們生活中常見的一部分。因此,了解更多關於她的信息並沒有什麼壞處。 定義 光伏是一個處理光直接轉換為電能的過程的技術領域。這個名字是由兩個詞組合而成的——照片(光)和伏特(電壓單位)。轉換過程發生在光伏電池中。 光伏電池是如何工作的? 光伏(太陽能)電池是一種電子元件,當暴露於光子、光粒子時會產生電能。這種轉變被稱為光伏效應,由法國物理學家埃德蒙·貝克勒爾於 1839 年發現。直到 1960 年代,光伏電池才首次在衛星技術中得到實際應用。 光伏電池由吸收太陽發出的光子並產生電子通量的半導體材料製成。光子是以每秒 300,000 公里的速度傳輸陽光的基本粒子。當光子撞擊像矽這樣的半導體材料時,它們會從其原子中釋放電子,留下一個空白空間。遊蕩的電子隨機移動,尋找另一個“洞”來填補。 然而,要發電,電子必須沿同一方向流動。這是通過使用兩種類型的矽來實現的。暴露在陽光下的矽層摻雜有磷原子,磷原子比矽多一個電子。另一面摻雜了硼原子,它少了一個電子。由此產生的三明治的工作原理類似於電池。具有多餘電子的層成為負端子(n),而具有電子不足的層是正端子(p)。在這兩層之間產生電場。 當電子被光子激發時,它們被電場夾帶到 n 側,而空穴則移動到 p 側。電子和空穴以電能的形式被引導到施加到上游兩側的電觸點,進入外部電路。這會產生直流電。抗反射塗層被添加到電池頂部,以最大限度地減少由於表面反射引起的光子損失。 光伏電池的效率是多少? 效率是電池產生的電能與其接收的陽光量之比。為了測量效率,將電池組合成模塊,然後組裝成陣列。然後將得到的面板放置在模擬理想太陽條件的太陽模擬器前面:在 25°C 的環境溫度下,每立方米 1000 W 的光。系統產生的電力或峰值功率代表輸入太陽能的百分比。如果一塊面積為 1 平方米的面板產生 200 W 的電力,則其效率為 20%。 PV電池的最大理論效率約為33%。在現實生活中,電池產生的電量(稱為輸出)取決於其效率、該地區的年平均日照時間和設備類型。 光伏電池的基本類型 光伏電池有 3 種基本類型:晶體矽電池、薄膜電池和有機電池。它們的轉換效率在不斷提高。 晶體矽電池 矽是從二氧化矽中提取的。矽電池佔太陽能電池市場的 95% 以上。在商業應用中,它們的效率從 16.5% 到 22% 不等,具體取決於所使用的技術。在熔融擠出法中,矽變成大的單晶結構,稱為單晶。它的實驗室效率高達26.6%。近年來,矽電池的價格有所下降,使其能夠與其他電力來源競爭。 薄膜電池 無需切割尺寸約為 200 微米 3 的矽晶片,可以將半導體材料沉積在玻璃或塑料等基板上僅幾微米厚的薄層中。常用物質有碲化鎘和銅銦硒(CIGS),其實驗室效率接近矽,分別為22.1%和23.3%。非晶(非晶)矽也可用於生產薄膜電池。這項技術長期以來一直用於小型計算器,但效率低於矽。 有機細胞 使用有機分子或聚合物代替半導體礦物的有機太陽能電池開始在商業上使用。電池仍然具有低轉換效率和短壽命,但在生產方面它們是潛在的低成本替代品。 鈣鈦礦 最近 另一種技術鈣鈦礦開始受到關注。儘管仍需要大量研究才能使電池大規模生產(問題在於它們的不穩定性),但鈣鈦礦具有許多優點。除了輕便靈活之外,它們的材料還可以與墨水混合併應用於大面積表面。此外,它們的製造成本效益極高。 技術融合 來自世界各地的科學家正在努力結合不同的光伏技術來製造多通道電池。使用不同的材料可以使電池實現比最大理論極限(33.5%)更高的效率,同時控制生產成本。該研究主要集中在薄膜矽串聯電池上,其理論效率為 43%。多個連接器的最大理論效率大於50%。