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 在我們的日常生活中，能源可謂無處不在。過去，煤、石油、天然氣作為傳統(tǒng)型主流能源一直服務人類的衣食住行，而隨著環(huán)境的污染及不可再生能源的緊缺，以燃料乙醇、生物柴油、風能和太陽能等為主新能源正逐漸成為重要的替代能源，20世紀90年代以來，風能發(fā)電和太陽能發(fā)電的年均增長率在30％以上。



今天，我們就一起探討和學習一下作為當前最熱門的清潔能源，太陽能發(fā)電究竟是如何工作的？

太陽能發(fā)電也稱為“光伏”，在百度百科的解釋中，光伏（Photovoltaic）是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)（Solar power system）的簡稱，是一種利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨立運行（離網(wǎng)運行）和并網(wǎng)運行兩種方式。



那么，想要了解太陽能發(fā)電首先要搞清楚為什么太陽能可以發(fā)電，它究竟是通過什么來發(fā)電的？

早在1839年，法國科學家貝克雷爾(Becqurel)就發(fā)現(xiàn)，光照能夠使得半導體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏特效應”，簡稱“光伏效應”。

1954年，美國科學家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成了實用的單晶硅太陽電池，誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技術(shù)。太陽電池工作原理的基礎是半導體PN結(jié)的光生伏特效應，就是當物體受到光照時，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應。即當太陽光或其他光照射半導體的PN結(jié)時，就會在PN結(jié)的兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生電壓，使PN結(jié)短路，就會產(chǎn)生電流。

因此，簡單來說，光伏發(fā)電就是利用太陽能電池板將陽光轉(zhuǎn)換成電能，也就是俗稱的太陽能發(fā)電。

后，光伏的生產(chǎn)及應用便開始逐漸成熟直至如今的商業(yè)化及生活化。那么一整套太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要由哪些部件組成的呢？

1. 太陽能電池組件

光伏組件（俗稱太陽能電池板）由太陽能電池片（整片的兩種規(guī)格125*125mm、156*156mm、124*124mm等）或由激光切割機機或鋼線切割機切割開的不同規(guī)格的太陽能電池組合在一起構(gòu)成。

太陽能電池片的主要構(gòu)成為硅料，硅從沙子中提取，經(jīng)過加工得到電池片，電池片主要分為晶硅類和非晶硅類，其中晶硅類電池片又可以分為單晶電池片和多晶電池片。

之后將太陽能電池片封裝在一個不銹鋼、鋁或其他非金屬邊框上，安裝好上面的玻璃及背面的背板、充入氮氣、密封就得到了整體組件，也就是光伏組件或說是太陽電池組件。



2. 逆變器

逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220V,50Hz正弦波）。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。

通常，把將交流電能變換成直流電能的過程稱為整流，把完成整流功能的電路稱為整流電路，把實現(xiàn)整流過程的裝置稱為整流設備或整流器。與之相對應，把將直流電能變換成交流電能的過程稱為逆變，把完成逆變功能的電路稱為逆變電路，把實現(xiàn)逆變過程的裝置稱為逆變設備或逆變器。

簡單來說，逆變器的作用就是將太陽能照射在電池板上的直流電轉(zhuǎn)化成我們?nèi)粘Ｉ钪兴苁褂玫慕涣麟姟?br />


根據(jù)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的不同形式，所需要的組成部分也不同，比如獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)（俗稱離網(wǎng)系統(tǒng)）主要組成部分有光伏陣列、蓄電池組、逆變器、監(jiān)控系統(tǒng)、負載；并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成部分有光伏陣列、并網(wǎng)逆變器、公共電網(wǎng)、監(jiān)控系統(tǒng)；分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要組成部分有光伏陣列、直流匯流箱、直流配電柜、并網(wǎng)逆變器、交流配電柜、負載、公共電網(wǎng)、監(jiān)控系統(tǒng)。

圖示為并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)

01. 太陽能組件、02.逆變器、03.支架系統(tǒng)、04.監(jiān)控系統(tǒng)



由此我們便可以了解太陽能發(fā)電的原理就是利用這樣一套系統(tǒng)進行發(fā)電。目前在地面、屋頂、太空衛(wèi)星、漁業(yè)等很多地方有所運用。