太阳能光伏发电是利用太阳电池(一种类似于品体极管的半导体器件) 的光生伏特效应直接把太阳的辐射能转变为电能的一种发电方式,太阳能光伏发电的能量转换器就是太阳能电池,也叫光伏电池。

  当太阳光照射到太阳电池(由P、N型两种不同类型的同质半导体材料构成)上时,其中一部分光线被反射, 一部分光线被吸收, 还有一部分光线透过电磁片。被吸收的光 能激发被束缚的高能级状态下的电子,产生电子-空穴对,在PN结的内建电场作用下,电子,空穴相互运动(如图1-1所示)N区的空穴向P区运动,P区的电子向N区运动,他太阳电池的受光面有大量负电荷(电子)积累,而在电池的背光面有大量正电荷(空穴)积累。若在电池两端接上负载,负载上就有电流通过,当光线一直照射时,负载上将源源不断地有电流流过。

  单片太阳电池就是个薄片状的半导体PN结,标准光照条件下,额定输出电压为0.5 -0.55V. 为了获得较高的输出电压和较大的功率容量,在实际应用中往往把多片太阳电池连接在一起构成电池组件,或者用更多的电池组件构成光伏方阵。

  太阳电池的输出功率是随机的,不同时间、不同地点、不同光照强度、不同安装方式下,同一块太阳电池的输出功率也是不同的。

  太阳电池及光伏发电系统已经逐步应用到工业、农业、科技、国防及老百姓的日常生活中,预计到21世纪中叶,太阳能光伏发电将成为主要的发电形式之一,在可再生能源结构中占有一定比例。太阳能光伏发电的具体应用主要有以下几个方面。

  (1) 通信领域的应用:包括太阳能无人值守微波中继站,光缆通信系统及维护站,移动通讯基站,广播、通信电源系统,卫星通信和卫星电视接收系统,农村程控电话、载波电话光伏系统,小型通信机,部队通信系统,士兵GPS供电等。

  (2)公路、铁路、航运交通领域的应用:如铁路和公路信号系统,铁路信号灯,交通警示灯、标志灯、信号灯,公路太阳能路灯,太阳能道钉灯、高空障碍灯,高速公路监控系统,高速公路、铁路无线电话亭,无人值守道班供电,航标灯灯塔和航标灯电源等。太阳能灯具的应用实例。

  (3)石油、海洋、气象领域的应用:石油管道阴极保护和水库闸门阴极保护的太阳能电源系统,石油钻井平台生活及应急电源,海洋检测设备,气象和水文观测设备、观测站,电源系统等。

  (4)农村和边远无电地区的应用:在高原、海岛、牧区、边防哨所等农村和边远无电地区应用的太阳能离网光伏发电系统、村庄、学校、医院、饭店、旅社、商店等的小型风光互补发电系统。解决无电地区的深水井饮用、农田灌溉等用电问题的太阳能光伏水泵。另外还有太阳能喷雾器、太阳能电围栏、太阳能黑光灭虫灯等应用。

  (5) 太阳能光伏照明方面的应用:太阳能路灯、庭院灯、草坪灯,太阳能景观照明,太阳能路标标牌、信号指示、广告灯箱照明等,还有家庭照明灯具及手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、割胶灯、节能灯、手电筒等。

  (6) 大型地面光伏发电系统(电站)的应用:主要应用在光照资源好,有大量非农业用地的我国中西部地区。

  (7)分布式光伏发电及光伏建筑一体化发电系统(BIPV)的应用:利用工商业屋顶、公共设施星顶及家庭住宅屋顶等安装分布式光伏发电系统,以及用太阳能电池组件代替建筑材料、作为建筑物的屋顶和外立面使用,使得各类建筑物都能实现光伏发电系统与电力电网并网运行,以自发自用为主、剩余电力送入电网,这将是目前和今后段时期光伏发电应用的主要形式和发展方向。

  (8)太阳能商品及玩具的应用:太阳能收音机、太阳能钟、太阳能帽、太阳能手机充电器、太用能手表、太阳能计算器、太阳能玩具等。

  (9) 其他面城的应用,太阳能电动汽车、电动自行车、 太阳能游艇, 太阳能充电设备,太阳能汽车空调、换气扇、冷饮箱等,还有太阳能制氢燃料电池的再生发电系统,海水淡化设备供电,卫星、航天器、空间太阳能电站等。