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

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年的價格競標價格低至0.01567美元/ 千瓦時。面板價格在十年內(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前水平，將在2028年升溫達到1.5度。

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

光伏系統(tǒng)采用的太陽能電池組件，每一個包括多個太陽能電池。光伏設備可以是地面安裝，屋頂安裝，壁掛安裝或浮動安裝。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，其運行不會產(chǎn)生污染，也不會產(chǎn)生溫室氣體排放，在電力需求方面顯示出簡單的可擴展性，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)就長期用于特殊應用中，例如獨立安裝，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)，當時德國環(huán)保主義者和Eurosolar組織獲得了政府資助的一萬個屋頂計劃。

技術的進步和制造規(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，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。這導致了單電池和多電池之間的兩個關鍵區(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的對齊的硅晶體，從而使通過光伏效應產(chǎn)生的電子更容易流動。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便宜。這是因為用于多晶電池的制造工藝更簡單并且需要更少的專門工藝。

光伏太陽能電池如何發(fā)電？

光伏電池通過光伏效應吸收日光并產(chǎn)生流動的電能。該過程根據(jù)太陽能技術的類型而有所不同，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，并被其制成的半導體材料（通常是硅）吸收。傳入的光能導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，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)具有凈負電荷。該電場使松散的電子沿一個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，每個太陽能電池側(cè)面的金屬板就會收集這些電子并將其轉(zhuǎn)移到電線上。此時，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)。一個典型的帶有60個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

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，因此不會將任何有害的空氣或水污染釋放到環(huán)境中，不會消耗自然資源，也不會危害動物或人類健康。

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，維修費用非常昂貴。即使價格昂貴，光伏仍然為幾乎環(huán)繞地球的每顆衛(wèi)星供電，因為它可以長時間可靠地運行，幾乎不需要維護。

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)或世界各地進口。這減少了與運輸相關的環(huán)境影響，也減少了我們對進口石油的依賴。而且，與開采和收獲的燃料不同，當我們使用太陽能發(fā)電時，我們不會消耗或改變資源。

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

光伏發(fā)電缺點

PV生產(chǎn)過程中使用了一些有毒化學物質(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設備的成本，另一部分取決于由于設備的轉(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。

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，可能會導致能源短缺。

根據(jù)溫度，日照時間和用電量等因素，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)百個太陽能光伏電池一起工作以產(chǎn)生電流。

繼水力和風力發(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。在國際能源機構預計，光伏裝機容量將從2019的700GW增加到2024年的880GW。

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