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太阳能光伏技术:20世纪最可靠的能源

太阳能光伏技术是一种可再生资源,可以利用各种不同的技术。过去,对于家庭或企业来说,安装太阳能电池板的成本过高,但几十年来价格一直在下降,现在太阳能电池板的安装成本与其他形式的电力生产相比具有竞争力。

太阳能光伏技术简介(Solar PV)

除了食物和住所的基本需求外,能量被认为是人类生存最重要的组成部分之一。自从人类在这个星球上出现以来,我们一直在以各种形式利用能源。已经使用了各种能源;然而,最有效的方法,比如那些来源于化石燃料最近才被发现。

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很明显,以碳氢化合物为基础的化石燃料在地球上积累了数百万年,但人类在过去200年里的掠夺性消费已经耗尽了地球上已知供应的很大一部分。

太阳能光伏技术

太阳能光伏技术

与所有其他选项相比,由于它们具有自我更新的性质,也被称为可再生能源,太阳能以太阳能光伏(PV)技术的形式,由于其内在的能力和多功能性,在未来几年被利用,是最有潜力的。太阳能电池,就像任何植物的基本叶片一样,率先提出了将光转化为化学形式储存能量的概念,将光能转化为最纯粹的能量形式,即电能,然后可以用来产生任何其他已知的能量能量类型

太阳能光伏技术基础

太阳能光伏能源被描述为光直接转化为电能通过一个这种机制被称为“光伏效应”,它是由一些特定的材料所具有的在被称为太阳能光伏电池或简单的太阳能电池的特定设备中。

太阳能电池在不使用任何移动部件的情况下将太阳辐射能光子转换为直流电(电力),用于光伏(PV)系统,可以在单个位置产生数百兆瓦(MWp)的电力用于公用事业规模的发电,从最小(mW)范围的使用,如充电计算器,到数百兆瓦(MWp)的电力用于公用事业规模的发电。

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太阳能光伏历史

太阳能光伏能源是一种有前途的可再生能源能源是经济的,几乎无限的,和环境有益的生产。PV系统由将阳光直接转化为电能而不需要化石燃料等其他能源的技术.“光伏”一词来源于希腊语“太阳能”。术语“photo”和“伏打”分别指光和电。

法国物理学家亚历山大·爱德蒙·贝克勒尔在1839年的工作被认为是太阳能电池的发现.他发现了PV效应电解质中的固体电极解决方案。他观察到,当光落在电极上时,就会产生电压。在1877年发现硒的光导性后,w·g·亚当斯第一个建造了硒太阳能电池,并以自己的名字命名。

1883年,查尔斯·弗里茨(Charles Fritts)发明了世界上第一块真正意义上的太阳能电池,尽管它的效率只有1%左右。为了产生结,他在半导体硒上覆盖了一层非常薄而透明的金涂层,然后再在半导体硒上涂上一层非常薄而透明的金层。1927年,由铜和半导体氧化铜组成的金属-半导体结太阳能电池被证明是第一个金属-半导体结太阳能电池。

到1930年,硒电池和氧化铜电池都被用于光敏设备,如摄影用的光度计,两者都被用于相同的应用。的能量转换效率这些早期的太阳能电池的比例不到1%,因此效率很低。最终,在1941年,Rusell Ohl发明了硅太阳能电池,并被美国能源部授予专利并商业化。

1954年,贝尔实验室在研究半导体时意外地发现,掺有特定杂质的硅对光极其敏感。这一发现标志着现代科学的开始太阳能技术。1954年,又有三位美国研究人员,g·l·皮尔逊、达里尔·查平和加尔文·富勒,展示了一种硅太阳能电池,在阳光直射下使用时效率为6%。

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到1958年,效率提高到14%,到1988年,效率提高到28%。雷诺兹发表了第一个薄膜Cu2S/CdS异质结太阳能电池,效率为6%,与第一个异质结太阳能电池同年。珍妮在1956年发表了一篇论文,描述了一种转化效率为4%的砷化镓太阳能电池。d·a·库萨诺创建了世界上第一个薄膜碲化镉太阳能电池基于1963年CdTe/Cu2Te异质结,实现了6%的效率评级。

1972年,Bonnet和Rabenhorst发表了一篇论文,描述了一种效率为6%的CdTe/CdS薄膜太阳能电池。1974年,S. Wagner等人发表了一篇论文,描述了一种转换效率为12%的CuInSe2/CdS薄膜异质结太阳能电池。尽管在20世纪80年代和90年代,太阳能电池的研究和开发仍然付出了巨大的努力,但正是在这一时期,公众和政府对光伏的支持没有得到足够的重视。

太阳能光伏发电原理

除了太阳能电池,光伏(PV)细胞产生了与电子设备和计算机芯片中使用的半导体材料相同。这种能量转换已经被证明系统前景广阔由于光伏材料种类繁多,它们的许多潜在性能,以及低成本和可用的制造技术的多功能性。

PN结是太阳能电池的主要结构部件。结是由p型半导体和n型半导体连接而形成的,其结果是形成电子器件。p型和n型半导体之间的电荷流动可以被p型和n型半导体的不对称掺杂所阻碍。

当处于平衡状态时,电子和空穴的流动停止,导致损耗区。这种浓度梯度产生了电不对称的情况,这是发生PV作用所必需的。当部分太阳能电池受到光照射时,不同波长的光子就会被太阳能电池吸收半导体材料

一小部分光子被转化为电能,因为只有能量等于或大于半导体能带隙的光子才会被吸收。光子的吸收导致电子-空穴对的产生。由于电子空穴对(eps)的低浓度,多数载流子浓度(n型半导体或p型半导体中的电子总数或空穴总数)不受额外光子贡献的影响。

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另一方面,少数载流子浓度(p型半导体中的电子总数或n型半导体中的空穴总数)受到强烈影响,并受到浓度增加的影响。由于这种修正,扩散力和静电力不再处于平衡状态。从正极区发射的电子逐渐扩散到损耗区,降低了电势在连接处的能量屏障,并允许电流流动和电潜在的建立在外部终端。

值得注意的是,在n掺杂区域中形成的孔洞与在p掺杂区域中形成的孔洞的方向相反。太阳能电池的工作原理是假设它们能够产生电荷的这种运动。电流的产生是由上述方式的电荷运动引起的。

结论

随着煤炭使用量的增加,人们一直担心其对环境的影响。虽然煤的使用比以往任何时候都要广泛,但它也不是没有缺点。其中一些问题是在采矿过程中发现的,而另一些问题则是在燃烧它以产生能量时出现的。正因为如此,人们正在寻找替代能源,以减少或消除其中一些问题。

参考:

  1. 太阳能电池

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