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光伏板組件
來源:互聯網

光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置,由幾乎全部以半導體物料(例如)制成的薄身固體光伏電池組成。

光伏板組件由于沒有活動的部分,故可以長時間操作而不會導致任何損耗。光伏板組件可以制成不同形狀,而組件又可以彼此連接,以便產生更多的電力。天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件,甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分,這些光伏設施通常被稱為附設于建筑物的光伏系統。

歷史沿革

2004年,深圳建成了亞洲最大的并網太陽能光伏電站,該光伏電站總容量1兆瓦,年發電能力約為100萬度,堪稱國內綠色建筑的典范。2008年北京奧運會提出“綠色奧運、科技奧運、人文奧運”理念光伏發電開始融入奧運建筑。各體育場館與運動員村等奧運會建筑中大范圍采用太陽能等綠色能源利用技術。以國家游泳中心為例,采用國際最先進的光伏發電并網系統,進行太陽能光電利用就是它的一大環保特點。

這種光伏與建筑的一體化提出了“建筑物產生能源”的新概念,即通過建筑物,主要是屋頂和墻面與光伏發電集成起來,使建筑物自身利用綠色、環保的太陽能資源生產電力。近年來,國外推行的光伏與建筑相結合,極大地推動了光伏并網系統的發展。在城鎮建筑物上安裝的光伏系統,通常采用與公共電網并網的形式。并網光伏系統不需要配備蓄電池,既節省投資,又不受蓄電池荷電狀態的限制,可以充分利用光伏系統所發出的電力。

優點與缺點

優點

無枯竭危險;安全可靠,無噪聲,無污染排放外,環保(無公害);不受資源分布地域的限制,安裝在建筑屋面同時美觀的優勢;無需消耗燃料和架設輸電線路即可就地發電供電:能源質量高(目前實驗室最高轉化率已經達到47%以上);建設周期短,獲取能源花費的時間短;從國家安全角度講,光伏發電可以實現家庭自己供給,避免戰爭帶來的毀滅打擊。

缺點

太陽能的利用設備必須具有相當大的面積,太陽能的應用受氣候、晝夜的影響。技術限制,導致能源利用率不高,效率低下,且設備投資較高。

發電原理

太陽電池是一對光有響應并能將光能轉換成電能的器件。它們的發電原理基本相同,現以晶體硅為例描述光發電過程。P型晶體硅經過摻雜磷可得N型硅,形成p-n結。當光線照射太陽能電池表面時,一部分光子被硅材料吸收,光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發生了躍遷,成為自由電子并在p-n結兩側集聚形成了電位差,當外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。

太陽能電池片

單晶硅太陽能電池

單晶硅太陽能電池是以高純單品硅棒為原料制備的太陽能電池,是系列太陽能電池中轉換效率最高、技術最成熟、應用最廣泛的產品,其光電轉換效率為15%左右,最高的達到24%,這是所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的,但由于制作成本較高,尚未能實現大規模普及應用。它多用于光照時間短、光照強度小、勞動力成本高的區域,如航空航天領域等。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封裝,因此其堅固耐用,使用壽命一般可達15年,最高可達25年。

多晶硅太陽能電池

多晶硅材料是由單晶硅顆粒聚集而成的,多晶硅的主要優勢是材料利用率高、能耗低、制備成本低,而且其晶體生長簡便,易于大尺寸生長。其缺點是含有晶界、高密度的位錯、微缺陷及相對較高的雜質濃度,其晶體質量低于單晶硅,這些缺陷和雜質的引入影響了多晶硅電池的效率,導致其轉換效率要低于單晶硅太陽能電池的效率。多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多,但是多晶硅太陽能電池的光電轉換效率則要降低不少,其光電轉換效率約12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率為14.8%的世界最高效率多晶硅太陽能電池)。

非晶硅太陽能電池

非品硅薄膜太陽能電池具有吸光率高、質量輕、低成本、耐高溫等優點,利于以低成本、大面積、連續化方式生產非晶硅電池。非晶硅太陽電池是1976年出現的新型薄膜式太陽電池,它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同,工藝過程大大簡化,硅材料消耗很少,電耗更低,它的主要優點是在弱光條件也能發電。但非晶硅薄膜太陽能電池的光電轉換效率較低(國際先進水平為10%左右)、且會隨時間而衰減,即產生光致衰退S-W效應,造成電池性能不穩定。

化合物薄膜太陽能電池

化合物半導體材料多為直接帶隙,禁帶寬度大,采用化合物制備的薄膜太陽能電池具有光吸收系數大、抗輻射性能良好、溫度系數小等優點。化合物類薄膜太陽能電池主要包括碲化鎘、銅鋼硒以及砷化鎵三種薄膜太陽能電池。

太陽能電池的特點

太陽能發電具有如下特點:(1)太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源,太陽能發電不需燃料費用。(2)有太陽的地方便可發電,太陽能電池使用方便,可設置在負荷所在地就近為負荷提供電力。(3)太陽能電池結構簡單、無可動部分、無機械磨損,因此,使用壽命較長,如晶體硅太陽能電池壽命達25年以上。

(4)太陽能電池能直接將光能轉換成電能,不會產生廢氣、有害物質等,發電時無噪聲,管理和維護簡便。(5)太陽能電池的輸出電壓比較平穩,所產生的電是直流電,并且無蓄電功能,很適合蓄電池的充電,與蓄電池配合使用。(6)太陽能電池的發電隨入射光、季節、天氣、時刻等的變化而變化,夜間不能發電,且發電成本較高。

相關事件

2024年1月22日,河南商丘市田先生離家大半年,回家后發現屋頂被裝上大片光伏板。隨后商丘永城河南杰邦新能源負責人表示是經過業主同意并簽字才安裝的,并提供了證據,證明了田先生確實簽字同意了,他們才派人安裝太陽能光伏板的合同。最后并表示如果是有欺瞞這個情況,必須要找到責任人,并對正式業主的訴求給予支持。

參考資料 >

1月22日,河南商丘。男子離家大半年,屋頂竟被裝上大片光伏板?男子:家里沒人,誰允許的?私闖民宅嗎?(二).抖音短視頻.2024-01-27

誰干的?男子離家半年屋頂被裝上光伏板:這不是私闖民宅嗎.中華網.2024-01-27

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