太阳能发电厂——主要部件、工作原理、优缺点

介绍

了解到化石燃料不会永远持续的事实,太阳能发电似乎在所有其他可再生能源生产中处于清洁和可再生能源生产的领先地位。中国曾经是世界上最大的污染国,现在已经发展了最大的太阳能发电厂。此外,到2020年,印度的目标是仅利用太阳能发电厂发电10万兆瓦。

特斯拉已经采取主动,只通过太阳能发电厂为夏威夷考艾岛供电。特斯拉正在提供其工业电池组,以储存太阳能供夜间使用。他们正在确保他们能在没有阳光的情况下照亮整个岛屿长达3天之久。在7小时的阳光下充电,不是很神奇吗!

太阳能的高效生产是全球研究的首要课题。让我们来看看怎样才能把阳光转化为电能。

太阳能电池板如何将阳光转化为电能?

P-N结(太阳能发电厂)

图像源

硅是一种众所周知的半导体,具有金属和非金属的特性。为了制造太阳能电池板,这种硅被一种五价杂质掺杂,把硅转变成正型硅,也就是p型硅。类似地,另一部分被转换成负的或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,一个比另一个高达原子水平。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型流向n型,从而在它们之间形成一个薄势垒。电荷运动产生的电流称为扩散电流。但我们还需要了解另一件事,那就是由于这个势垒,产生电场,电场从n型附近的正电荷和p型结附近的负电荷(产生电势的区域或p型和n型的会合区域)流动。由于这个电场,电子从p型开始向n型流动,空穴从n型向p型流动,产生一种称为漂移电流的电流。起初扩散电流大于漂移电流,但随着扩散引起的电位差增大,同时漂移电流也增大。当漂移电流等于扩散电流时,电流停止流动。

阳光以被称为光子的小能量粒子的形式传播到地球。这个光子撞击p型区域并将其能量转移到空穴和电子对,从而激发电子并离开空穴。在p-n结处由于电位差产生的电场使电子向n型区域移动,从而引起电流流动。

但还有更多需要了解的,要使电场足够强它必须移动到n型区域而不与分离出来的空穴重新结合。为了使这个电场强,n型和p型区域被连接到电池的正负极,这个过程被称为反向偏压条件。这样做增加了电子从空穴分离后沿着n型区域移动的可能性。从而提高了太阳能电池板的效率。

另请阅读:

工作原理

其工作原理是利用光子的能量,利用反向偏置p-n结二极管(p型硅组合和n型硅组合)得到流过电路的漂移电流。

主要部件

太阳能发电厂的主要部件

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安装了大约35块太阳能电池。每个太阳能电池产生的能量非常小,但是把35个太阳能电池的能量结合起来,我们就有足够的能量给一个12伏的电池充电。

2.太阳能电池

它是由p型和n型硅半导体组成的发电单元。它是太阳能发电厂的核心。

3.电池

电池用来产生电力或储存白天产生的多余能量,晚上供应。

4.直流至交流转换器(逆变器)

太阳能电池板产生直流电,需要将其转换成交流电,供家庭或电网使用。

从事太阳能发电厂的工作

当阳光照射到太阳能电池上时,大量的光子照射到硅的p型区。电子对和空穴对在吸收光子能量后会分离。由于p-n结处电场的作用,电子从p型区向n型区移动。此外,二极管被反向偏置以增加该电场。所以这个电流开始在单个太阳能电池的电路中流动。我们将一块太阳能电池板上所有太阳能电池的电流合在一起,以获得显著的输出。

太阳能发电厂的运行

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。太阳能电池板共同作用产生的电能储存在锂离子电池中,在夜间没有阳光时提供。

储能

太阳能电池板产生的能量的存储是一个重要的问题。有时,白天产生的未利用的能量被用来将水抽到某个高度,以便在需要时或主要在夜间利用其势能来发电。

目前,特斯拉正在提供其工业能源包来存储能源,目前它正在照亮整个岛屿。特斯拉还向澳大利亚提出,可以提供用于紧急停电的电池组。

太阳能电池板的制造成本在过去几年里迅速下降,据说工业能源包(锂离子电池)也是如此,随着生产和需求的增加,它们的成本在未来几年将会下降。

另请阅读:

太阳能电池板污染怎么办?

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,这取决于最初是谁生产的。在生产电板时,所用的化学物质是氢氧化钠、氢氟酸和四氧化碳。这些化学品主要用于供应链中的上游蒸汽,在那里对原材料进行处理。这对生产面板的工人来说是一个真正的危险,但是如果使用了预防措施和适当的设备,那么面板的生产就是安全的。

但是我们有中国作为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。

太阳能的优势

  • 最清洁和可再生能源。
  • 它是丰富和无尽的。
  • 因为燃料是免费的,所以电力成本很低。
  • 随着这一领域的新研究,我们现在有了一个很好的电源存储解决方案。
  • 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。

太阳能电站的缺点

  • 它需要大量的土地才能永远被占领。
  • 安装的初始成本太高。
  • 能源储存的选择不是有效的,而且如果有效的话,成本很高。
  • 与核能或其他能源相比,电力生产相当低。
  • 如果几天阴天就有问题了。
  • 它们的生产造成污染。

应用程序

  • 太阳能发电厂以最有效的方式为城市供电。
  • 太阳能电池板可以为每户家庭单独发电,特别是在偏远地区。

Pankaj Mishra

潘卡吉米什拉是一个博客的激情和机械工程师的职业。他在2015年完成了机械工程学士学位。他喜欢分享知识和帮助他人。

一个想法"太阳能发电厂——主要部件、工作原理、优缺点

  • 2020年1月17日上午6:17
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