太阳能发电厂-主要部件，工作，优点和缺点

简介

在认识到化石燃料不会永远存在的事实后，太阳能发电似乎在所有其他可再生能源生产中引领了清洁和可再生能源发电的道路。几乎每个家庭都开始依赖备用电池．中国曾经是世界上最大的污染国，现在却开发了最大的太阳能发电厂。此外，到2020年，印度的目标是仅靠太阳能发电厂就能生产10万兆瓦的电力。

特斯拉已经采取主动，仅通过太阳能发电厂为夏威夷的考艾岛供电。特斯拉正在提供其工业电池组，以储存太阳能以供夜间使用。他们正在确保他们可以在没有阳光的情况下照亮整个岛屿长达3天。并且在7个小时的阳光下就能充电，这不是很神奇吗?

高效地利用太阳能发电是全球研究的主要课题。我们来算一下把阳光转化成电能需要什么。

太阳能电池板如何将阳光转化为电能?

图片来源

硅是一种众所周知的半导体，同时具有金属和非金属的特性。为了制造太阳能电池板，这种硅被五价杂质掺杂，将硅转化为正极型硅，也称为p型硅。类似地，另一部分转化为负硅或n型硅。顾名思义，p型有过多的空穴(正电荷)，n型有过多的电子。然后这两个结合在一起一个接一个直到原子水平。由于它们的接触和电荷相反，电子从n型流向p型，空穴从p型移动到n型，从而在它们之间形成了一个薄的势垒。这种电荷运动所产生的电流称为扩散电流。但我们还需要了解另一件事，由于这个势垒，产生了电场，从n型结附近的正电荷和p型结附近的负电荷流出(产生电位的区域或p型和n型的相遇区域)。由于这个电场，来自p型的电子开始流向n型，而从n型流向p型的空穴产生了一种称为漂移电流的电流。最初扩散电流大于漂移电流，但随着电位差的增加，由于扩散，它同时增加漂移电流。 Current stops flowing when drift current becomes equal to diffusion current.

阳光以被称为光子的小能量粒子的形式传播到地球。光子撞击p型区域，将能量传递给空穴和电子对，从而激发电子，使其远离空穴。由于p-n结的电位差而产生的电场使它的电子移动到n型区域，从而导致电流流动。

但是还有一点需要了解，要使电场足够强，使它必须传播到n型区域，而不是与它已经分离的洞重新结合。为了使这个电场强，n型和p型区域连接到电池的负极和正极，这个过程被称为反向偏置条件。这样做增加了电子从空穴中分离出来后，沿着n型区域一路运动的概率。从而提高太阳能电池板的效率。

还读:

• 火力发电厂如何运作?-你知道吗?
• 水力发电厂是如何工作的?-完整说明
• 核电厂-工作原理，优点，缺点及图表

工作原理

工作原理是我们利用光子的能量，利用反偏置p-n结二极管(p型和n型硅组合)使漂移电流在电路中流动。

主要组件

1.太阳能电池板

它是太阳能发电厂的中心。太阳能电池板由许多太阳能电池组成。我们在一块电池板上有大约35块太阳能电池。每个太阳能电池产生的能量非常小，但将35个太阳能电池的能量结合起来，我们就有足够的能量为一个12伏的电池充电。

2.太阳能电池

它是能量产生单元，由p型和n型硅半导体组成。它是太阳能发电厂的核心。

3.电池

电池被用来发电或储存白天产生的多余能量，以便在晚上供应。

4.dc - ac变换器(逆变器)

太阳能电池板产生直流电，需要将直流电转换成交流电供应给家庭或电网。

太阳能发电厂的运行情况

当阳光落在太阳能电池上时，大量光子照射到硅的p型区域。电子和空穴对在吸收光子能量后会发生分离。在p-n结电场的作用下，电子从p型区向n型区运动。此外，二极管反向偏压以增加电场。所以电流开始在每个太阳能电池的电路中流动。我们将一个太阳能电池板的所有太阳能电池的电流结合起来，以获得一个显著的输出。

太阳能发电厂有大量的太阳能电池板相互连接，以获得较大的电压输出。来自太阳能电池板共同努力的电能储存在锂离子电池中，以便在没有阳光的夜晚供应。

能量储存

储存太阳能电池板产生的能量是一个重要的问题。有时白天产生的未使用的能量被用来抽水到一定的高度，这样就可以在需要时利用其势能发电，主要是在晚上。

目前特斯拉正在提供它的工业能源包来储存能量，目前它点亮了整个岛屿。特斯拉还向澳大利亚提出，可以为紧急停电提供电池组。

在过去几年里，太阳能电池板的制造成本迅速下降，工业能源包(锂离子电池)也是如此，随着产量和需求的增加，其成本将在未来几年下降。

还读:

• 风电场是如何工作的?-完整说明
• 地热发电厂如何工作-解释?
• 蒸汽发电厂的建设、运行、优缺点及图解

太阳能电池板污染如何?

在太阳能电池板生产过程中产生的污染从零到相当大的范围不等，这取决于谁首先制造它。在生产电板时，使用的化学物质是氢氧化钠、氢氟酸和四氧化二碳。这些化学品主要用于对原材料进行处理的供应链上游。这对生产面板的工人来说是真正的危险，但如果使用了预防措施和适当的设备，那么面板的生产就可以说是安全的。

但中国是太阳能电池板的主要制造商，很难说他们是否使用了正确的工作场所和适当的工作环境，因为中国的一家太阳能电池板制造商被发现向附近的河流倾倒太阳能废料。

太阳能的优点

• 最清洁和可再生的能源。
• 它是丰富而无穷无尽的。
• 它以低成本提供电力，因为燃料是免费的。
• 通过对这一领域的新研究，我们现在有了一个很好的电力存储解决方案。
• 考虑到化石燃料的污染和成本，它正在成为最可靠的清洁能源。

太阳能发电厂的缺点

• 它需要大量的土地才能永远被占领。
• 初始安装成本太高。
• 能源储存方案效率不高，而且即使有效也很昂贵。
• 与核能或其他发电资源相比，电力产量相当低。
• 如果几天都是阴天，那就有问题了。
• 它们的生产会造成污染。

应用程序

• 太阳能发电厂正以最有效的方式为城市供电。
• 太阳能电池板可以用来为每栋房子单独发电，尤其是在偏远地区。