光伏（PV）是利用表現(xiàn)出光伏效應(yīng)的半導(dǎo)體材料將光轉(zhuǎn)化為電能，這種現(xiàn)象在物理學(xué)，光化學(xué)和電化學(xué)中都有研究。

光伏已成為具有高太陽能潛力的地區(qū)中最便宜的電力來源，2020年的價(jià)格競標(biāo)價(jià)格低至0.01567美元/ 千瓦時(shí)。面板價(jià)格在十年內(nèi)下降了10倍。這種競爭力為全球向可持續(xù)能源的過渡開辟了道路，這將有助于緩解全球變暖。如果碳排放量保持在當(dāng)前水平，將在2028年升溫達(dá)到1.5度。

將PV用作主要能源需要能量存儲(chǔ)系統(tǒng)或通過高壓直流電源線進(jìn)行全球分配，從而導(dǎo)致額外成本。

光伏系統(tǒng)采用的太陽能電池組件，每一個(gè)包括多個(gè)太陽能電池。光伏設(shè)備可以是地面安裝，屋頂安裝，壁掛安裝或浮動(dòng)安裝。既可以用固定架固定，也可以使用太陽能跟蹤器跟蹤天空中的太陽。

太陽能光伏發(fā)電具有特定的優(yōu)勢：安裝后，其運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生污染，也不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體排放，在電力需求方面顯示出簡單的可擴(kuò)展性，并且地殼中的硅具有很大的可用性。

自1990年代以來，光伏系統(tǒng)就長期用于特殊應(yīng)用中，例如獨(dú)立安裝，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)已開始使用。光伏組件于2000年首次批量生產(chǎn)，當(dāng)時(shí)德國環(huán)保主義者和Eurosolar組織獲得了政府資助的一萬個(gè)屋頂計(jì)劃。

技術(shù)的進(jìn)步和制造規(guī)模的增加都降低了成本，提高了可靠性，并提高了光伏裝置的效率。例如對太陽能發(fā)電的優(yōu)惠上網(wǎng)電價(jià)，已為許多國家的太陽能光伏裝置提供了支持?，F(xiàn)在有100多個(gè)國家使用太陽能光伏。

太陽能電池類型：單晶和多晶

今天使用的太陽能電池主要有兩種類型：單晶和多晶。盡管還有其他制造太陽能電池的方法（例如薄膜電池或有機(jī)電池），但單晶和多晶太陽能電池是迄今為止最常見的住宅和商業(yè)的選擇。

單晶太陽能電池中，通過元素的單晶體硅制成。另一方面，多晶電池是通過將許多硅晶體碎片融化在一起制成的。這導(dǎo)致了單電池和多電池之間的兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)別。在效率方面通常，單晶太陽能電池要比多晶太陽能電池高。這是由于使用了單個(gè)的對齊的硅晶體，從而使通過光伏效應(yīng)產(chǎn)生的電子更容易流動(dòng)。多晶電池具有沿許多不同方向排列的硅碎片，這使得電流流動(dòng)稍微困難一些。但是，用多晶太陽能電池制成的太陽能電池板通常比單晶選項(xiàng)便宜。這是因?yàn)橛糜诙嗑щ姵氐闹圃旃に嚫唵尾⑶倚枰俚膶ｉT工藝。

光伏太陽能電池如何發(fā)電？

光伏電池通過光伏效應(yīng)吸收日光并產(chǎn)生流動(dòng)的電能。該過程根據(jù)太陽能技術(shù)的類型而有所不同，但是在所有太陽能光伏電池中有一些通用的步驟。

步驟1：光被PV電池吸收，并使電子散落

首先，太陽光射到光伏電池上，并被其制成的半導(dǎo)體材料（通常是硅）吸收。傳入的光能導(dǎo)致硅中的電子被打散，最終將成為您在家中可以使用的太陽能。

步驟2：電子開始流動(dòng)，產(chǎn)生電流

光伏電池中使用兩層硅，每一層都經(jīng)過特殊處理或“摻雜”以產(chǎn)生電場，這意味著一側(cè)具有凈正電荷，而一側(cè)具有凈負(fù)電荷。該電場使松散的電子沿一個(gè)方向流過太陽能電池，從而產(chǎn)生電流。

步驟3：捕獲電流并將其與其他太陽能電池合并

一旦松散的電子產(chǎn)生電流，每個(gè)太陽能電池側(cè)面的金屬板就會(huì)收集這些電子并將其轉(zhuǎn)移到電線上。此時(shí)，電子可以作為電流通過電線流到太陽能逆變器，然后流到整個(gè)家庭。

許多光伏電池共同為您的房屋提供太陽能

光伏電池本身不能產(chǎn)生足夠的可用電能。為了產(chǎn)生家庭可能需要的能量，將眾多太陽能電池連接在一起以創(chuàng)建太陽能電池板，將其成組安裝以形成太陽能系統(tǒng)。一個(gè)典型的帶有60個(gè)光伏電池的住宅太陽能電池板可能產(chǎn)生220瓦至400瓦以上的功率。

光伏發(fā)電優(yōu)點(diǎn)

太陽能電池產(chǎn)生的電力干凈而安靜。由于光伏系統(tǒng)不使用陽光以外的燃料，因此不會(huì)將任何有害的空氣或水污染釋放到環(huán)境中，不會(huì)消耗自然資源，也不會(huì)危害動(dòng)物或人類健康。

光伏系統(tǒng)安靜且視覺上不引人注目。

小型太陽能發(fā)電廠可以利用現(xiàn)有建筑物屋頂上未使用的空間。

PV電池最初是為在太空中使用而開發(fā)的，維修費(fèi)用非常昂貴。即使價(jià)格昂貴，光伏仍然為幾乎環(huán)繞地球的每顆衛(wèi)星供電，因?yàn)樗梢蚤L時(shí)間可靠地運(yùn)行，幾乎不需要維護(hù)。

太陽能是一種本地可再生資源。它不需要從該國其他地區(qū)或世界各地進(jìn)口。這減少了與運(yùn)輸相關(guān)的環(huán)境影響，也減少了我們對進(jìn)口石油的依賴。而且，與開采和收獲的燃料不同，當(dāng)我們使用太陽能發(fā)電時(shí)，我們不會(huì)消耗或改變資源。

可以根據(jù)能源需求將PV系統(tǒng)構(gòu)建為任意大小。此外，如果光伏系統(tǒng)的所有者的能源需求發(fā)生變化，則可以對其進(jìn)行放大或移動(dòng)。例如，隨著房屋的能源使用量和財(cái)務(wù)資源的增長，房主可以每隔幾年添加一次模塊。牧場主可以使用移動(dòng)式安裝在拖車上的抽水系統(tǒng)在牲畜轉(zhuǎn)入不同田地時(shí)給牲畜澆水。

光伏發(fā)電缺點(diǎn)

PV生產(chǎn)過程中使用了一些有毒化學(xué)物質(zhì)，例如鎘和砷。這些環(huán)境影響很小，可以通過回收和適當(dāng)處置輕松控制。

太陽能的生產(chǎn)要比常規(guī)能源貴一些，一部分原因是制造PV設(shè)備的成本，另一部分取決于由于設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率。隨著轉(zhuǎn)化效率的不斷提高和制造成本的不斷降低，PV與傳統(tǒng)燃料的成本競爭力將日益增強(qiáng)。

太陽能是一種可變能源，其能源生產(chǎn)取決于太陽。如果天氣條件不合適，太陽能設(shè)施可能一直不發(fā)電，如果該地區(qū)過多的電力來自太陽能，可能會(huì)導(dǎo)致能源短缺。

根據(jù)溫度，日照時(shí)間和用電量等因素，業(yè)主將需要使用不同數(shù)量的太陽能電池板來產(chǎn)生足夠的能量。無論如何，安裝太陽能電池板系統(tǒng)將可能包括數(shù)百個(gè)太陽能光伏電池一起工作以產(chǎn)生電流。

繼水力和風(fēng)力發(fā)電之后，就全球容量而言，光伏發(fā)電是第三大可再生能源。在國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，光伏裝機(jī)容量將從2019的700GW增加到2024年的880GW。

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