光伏发电是一种技术，它使用半导体接口的光伏效应直接将光能转化为电能。该技术的关键要素是太阳能电池。太阳能电池串联连接后，可以包装并保护它们以形成大面积的太阳能电池模块，然后与电源控制器和其他组件结合使用，形成光伏发电设备。

1。光伏效应

如果光线在太阳能电池上照亮并在界面层吸收光，则具有足够能量的光子可以从P型硅和N型硅中激发电子从共价键中激发电子，从而产生电子孔对。在重组之前，界面层附近的电子和孔将通过空间电荷的电场作用彼此分开。电子向带正电的N区域移动，并向带负电荷的P区域移动。通过接口层的电荷分离，将在P和N区域之间产生外部测试的电压。目前，可以将电极添加到硅晶片的两侧并连接到电压表。对于结晶硅太阳能电池，开路电压的典型值为0.5至0.6V。界面层上的光照射产生的电子孔对越多，电流越大。界面层吸收的光能越大，界面层的面积越大，即在太阳能电池中形成的电流越大。

2。原则

阳光照在半导体PN连接处，形成了新的孔电子对。在PN连接的内置电场的作用下，孔从N区域流到P区域，电子从P区域流向N区域，并在电路打开后形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作方式。

产生太阳能的方法有两种，一种是光热转换方法，另一种是光电直接转换方法。

（1）光线电动转换方法通过使用太阳辐射产生的热能产生动力。通常，吸收的热能通过太阳能收集器从工作流体中转化为蒸汽，然后驱动蒸汽轮机发电。以前的过程是轻热转换过程。后一个过程是热电动转换过程，与普通的热发电相同。太阳能热发电的缺点是它的效率非常低，成本很高。据估计，其投资至少比普通的热电厂贵5至10倍。

（2）直接光电转换方法该方法使用光伏效应将太阳辐射能直接转换为电能。光电转换的基本设备是太阳能电池。太阳能电池是由于光伏效应而直接将太阳能能量转换为电能的设备。它是半导体光电二极管。当太阳的光在光电二极管上闪耀时，光电二极管会将太阳的光能变成电能并产生电流。当许多电池以串联或平行连接连接时，它们可以成为具有相对较大的输出功率的太阳能电池阵列。太阳能电池是一个有希望的新电源，具有三个优点：永久，干净和柔韧。太阳能电池的寿命很长。只要太阳存在，太阳能电池就可以投资并使用很长时间了。与热发电和核发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。

3。系统组成

光伏发电系统由太阳能电池阵列，电池组，充电和放电控制器，逆变器，交流分配柜，太阳能跟踪控制系统和其他设备组成。它的一些设备功能是：

电池阵列

在光的情况下（无论是阳光还是由其他发光量产生的光），电池会吸收光能，并且在电池两端的两端都有不同电荷的积累，这意味着“光生成电压”，这是“光生成电压效应”。在光伏效应的作用下，在太阳能电池的两端产生电动力，将光能转化为电能，这是一种能量转换装置。太阳能电池通常是硅电池，分为三种类型：单晶硅太阳能电池，多晶硅硅太阳能电池和无定形的硅太阳能电池。

电池组

它的功能是在照明时存储太阳能电池阵列发出的电能，并可以随时为负载提供电力。用于太阳能电池发电的电池组的基本要求是：低自我解脱率； b。长期使用寿命； c。强大的深层排放能力； d。高充电效率； e。较少的维护或不含维护； f。宽的工作温度范围； g。低价。

控制器

这是一种可以自动防止电池过度充电和过度电荷的设备。由于电池的周期充电时间，放电时间和排放深度是确定电池使用寿命的重要因素，因此可以控制电池组过度充电或过度充电的充电和放电控制器是必不可少的设备。

逆变器

这是一种将直流电源转换为交流电源的设备。由于太阳能电池和存储电池是直流电源，因此

当负载是交流负载时，逆变器是必不可少的。逆变器可以根据其操作模式将逆变器分为独立的操作逆变器和网格连接的逆变器。独立的操作逆变器用于独立操作太阳能电池发电系统来为独立负载供电。网格连接的逆变器用于在网格中运行的太阳能电池发电系统。可以根据其输出波类型将逆变器分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路很简单，低成本，但具有较大的谐波分量。它通常用于少数瓦的系统中，对谐波的要求低。正弦波逆变器很昂贵，但适合各种负载。

4。系统分类

光伏发电系统分为独立的光伏发电系统，与网格连接的光伏发电系统和分布式光伏发电系统。

1。独立的光伏发电也称为离网的光伏发电。它主要由太阳能电池模块，控制器和电池组成。要为交流负载供电，还需要交流逆变器。独立的光伏电源站包括偏远地区的乡村电源系统，太阳能家庭电源系统，通信信号电源，阴极保护，太阳能路灯和其他可以独立使用电池独立运行的光伏发电系统。

2。与网格连接的光伏发电意味着太阳能组件产生的直流电源转换为AC功率，可满足市政电网的要求，然后直接连接到公共电力网格。

它可以分为带电池和无电池的网格连接的发电系统。带有电池的网格连接发电系统正在调度，可以根据需要将电网纳入或从电网中退出。它还具有备用电源的功能，并且由于某种原因，当电网失效时，可以紧急提供。带电池的光伏电网发电系统通常安装在住宅建筑物中；没有电池的网格连接发电系统没有发电机和备用电源的功能，通常安装在较大的系统上。网格连接的光伏发电已经集中了大型网格连接的光伏电站，通常是国家级电站。主要特征是生成的电源直接传输到电网，并且电网均匀分配给用户以获取电源。但是，这种发电站的投资大量，建筑周期和大面积，并且发展不大。分散的小型网格连接光伏，尤其是光伏建筑集成的光伏发电，是网格连接的光伏发电的主流，由于它们的优势，例如小型投资，快速的构造，小的足迹和大型政策支持。

3。分布式光伏发电系统，也称为分散的发电或分布式电源，是指在用户站点或附近配置较小的光伏电源系统或在电力消耗站点附近配置以满足特定用户的需求，支持现有的分销网络的经济运行，或同时满足这两个方面的需求。

分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏电池模块，光伏阵列支架，DC总线箱，直流电柜，与网格连接的逆变器，交流分配柜和其他设备以及电源供应系统监控设备和环境监控设备。它的操作模式是，在太阳辐射的条件下，光伏发电系统的太阳能电池模块阵列将太阳能的输出功率转换为太阳能的输出功率，并将其通过DC Bus Box将其发送到DC分配柜，并将其从与网格连接的逆变器转换为AC电源，以提供建筑物的负载。通过连接到电网来调整过量或不足的功率。

5。优点和缺点

与常用的发电系统相比，太阳能光伏发电的优势主要反映在：

太阳能发电被称为最理想的新能源。 ①没有耗尽的危险； ②安全可靠，无噪音，无污染的排放，绝对干净（无污染）； ③不受资源分配区域的限制，可以利用建筑屋顶的优势； ④它可以在不消耗燃料和设置传输线的情况下在现场产生电力； ⑤高能量质量； ⑥用户在情感上很容易被接受； ⑦施工周期很短，获得能量所需的时间很短。

缺点：

①辐照能的能量分布密度很小，这意味着它将占据巨大的面积。 ②获得的能量与气象条件有关，例如四个季节，白天和黑夜以及阳光明媚的天气。使用太阳能发电具有高设备成本，但是太阳能利用率较低，不能广泛使用。它主要用于某些特殊环境，例如卫星。

6。应用区

1。用户太阳能电源：（1）少量电源从10-100W不等，用于远程和无电力区域，例如高原，岛屿，田园区域，边境柱子等，例如照明，电视，录音机等； （2）3-5kW家用屋顶网格连接的发电系统； （3）光伏水泵：解决无电源区域深水井的饮酒和灌溉。

2。诸如导航灯塔灯，交通/铁路信号灯，交通警告/标牌灯，路灯，高空屏障灯，高速公路/铁路无线电话亭，无人道路移动电源等等的交通场。

3.通信/通信字段：太阳能无人值守的微波后继站，光线电缆维护站，广播/通信/寻呼电源系统；农村载体电话光伏系统，小型通信机，士兵GPS电源等。

4。石油，海洋，气象场：用于油管管道和储层大门的阴极保护太阳能电源系统，石油钻井平台生活和紧急电源，海洋检测设备，气象/水文观察设备等。

5。家用灯电源：例如庭院灯，路灯，手灯灯，露营灯，登山灯，钓鱼灯，黑色灯光，橡胶切割灯，节能灯等等。

6。光伏电站：10kW-50MW独立的光伏电站，风能（柴油）互补电站，各种大型停车厂充电站等等。

7.太阳能建筑将太阳能发电与建筑材料结合在一起，因此未来的大型建筑物可以实现电力自给自足，这是将来的主要开发方向。

8。其他领域包括：（1）汽车支持：太阳能汽车/电动汽车，电池充电设备，汽车空调，通风风扇，冷饮盒等； （2）用于太阳能生成燃料电池的再生发电系统； （3）海水脱盐设备的电源； （4）卫星，航天器，太阳太阳能站等等。