太阳能转换为电能论文研究

单体太阳电池不能直接做电源使用。作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能板（也叫太阳能电池组件）是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。（1） 光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程。（2） 光—电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。

导语：大家都知道，太阳光是一种能量，能转化为电。有些朋友想了解更多关于太阳光的知识，那么，为什么太阳光能够变成电？为何太阳光能变为电？下面是我精心准备的内容希望对大家有所帮助！ 为什么太阳光能够变成电 利用太阳光来发电有两类方式：一类是太阳光直接发电，叫作太阳能光伏发电；另一类是太阳光间接发电，又叫太阳能光热发电。 在太阳能光热发电中，有一种称为聚光太阳能发电（简称CSP）的技术，即先用抛物镜将阳光聚集到充满合成油的吸热管上，等到合成油被阳光加热到约400℃时，再将热油输送至热交换器里，通过热交换器加热循环水，产生水蒸气，推动涡轮转动，从而带动发电机发电。太阳能光热发电与常规火力发电原理是类似的，只是热能不是来自煤炭的燃烧，而是来自太阳光，因此非常洁净。 与太阳能光热发电不同，光伏发电直接将阳光转变成电。科学家发现了一种能吸收阳光产生电能的半导体材料，它的这种特殊本领称为光伏效应。 光伏效应涉及两个最基本的过程，一个是电子—空穴对的产生，另一个是电子—空穴对的分离。 物质是由分子构成的，分子是由原子构成的，原子里有电子。半导体也是一种物质，它里面也有电子。当半导体中的电子吸收阳光后，获得能量，变得异常“兴奋”，就从低能量态“跃”到高能量态。由于电子的离开，在低能量态的位置就留下了电子的一个“空座位”，科学家给这个空座位起名叫作“空穴”。因为电子带负电荷，所以空穴就带正电荷。这就是电子—空穴对的产生。 如果往水里加一点糖，就会变成糖水，加一点盐就会变成盐水。同样，如果在半导体里掺入两种不同的物质，例如加一点磷或者硼，半导体也会变成两种“味道”不同的半导体，一种称为n型半导体，另一种则叫p型半导体。如果把n型半导体和p型半导体接触在一起，界面上就会形成pn结。pn结界面上跨越着内建电场，能够将电子—空穴对分离，指挥所有电子到n型半导体这边“集合”，空穴则到p型半导体那边“集合”。这就是电子—空穴对的分离。 半导体中的电子在吸收阳光、获得能量后，便离开“座位”，产生了电子—空穴对。pn结中的内建电场将这些电子—空穴对分离，所有带负电荷的电子聚集在一边，而带正电荷的空穴聚集在另一边。在两边装上电极就构成了一个电池，这种电池就叫光伏电池或者叫太阳能电池。这就是阳光直接变成电的过程。 发展最快的发电技术 在新的可再生能源中，太阳能光伏发电的发展速度是最快的，各个国家都将它作为新能源的重要发展战略。太阳能光伏电站，是通过太阳能电池方阵，将太阳能辐射能转换为电能的一项重要技术手段，不仅可以实现资源的有效利用，同时还能为社会的经济发展提供资源。太阳能光伏电站按照运行方式，可以分为独立太阳能光伏电站和并网太阳能光伏电站。 我们经常使用的太阳能热水器是一种太阳能集热器，它把太阳能转化为热能，提供给人们生活所用的热水。然而太阳能光伏发电的原理是比较复杂的，它主要是通过太阳能电池接收太阳能，并将其直接转化为电能。太阳能汽车就是光伏发电的一个实际应用，那些形状奇异的太阳能汽车好像长着宽大的“翅膀”，其实，它的表面覆盖了很多太阳能电池板，这样才可以产生足够的电能，给汽车行驶提供动力。 如果要把更多的太阳能转换成电能，供其他电能的需要，这种小小的电池板力量就太薄弱了，我们就需要建造太阳能光伏发电站。简单地说，太阳能光伏电站是由若干个太阳能电池组成的方阵，用光伏阵列将太阳光转换为电能的发电站。

太阳能长期以来，人们就一直在努力研究利用太阳能。我们地球所接受到的太阳能，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，这些能量相当于全球所需总能量的3-4万倍，可谓取之不尽，用之不竭。其次，宇宙空间没有昼夜和四季之分，也没有乌云和阴影，辐射能量十分稳定。因而发电系统相对说来比地面简单，而且在无重量、高真空的宇宙环境中，对设备构件的强度要求也不太高。再者，太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致"温室效应"和全球性气候变化，也不会造成环境污染。正因为如此，太阳能的利用受到许多国家的重视，大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料，以扩大太阳能利用的应用领域。特别是在近10多年来，在石油可开采量日渐见底和生态环境日益恶化这两大危机的夹击下，我们越来越企盼着“太阳能时代”的到来。从发电、取暖、供水到各种各样的太阳能动力装置，其应用十分广泛，在某些领域，太阳能的利用已开始进入实用阶段。1974年至1997年，美日等发达国家硅半导体光电池发电成本降低了一个数量级：从每瓦50美元降到了5美元。此后世界各国专家大都认为，要使太阳能电站与传统电站（主要是火电站）相比具有经济竞争力，还有一段同样长的路要走——其成本再降低一个数量级才行。目前美国等国家建的利用太阳池发电的项目很多。在死海之畔有一个1979年建的7000平方米的实验太阳池，为一台150千瓦发电机供热。美国计划将其盐湖的8．3％面积（约8000平方千米）建成太阳池，为600兆瓦的发电机组供热。今年6月，亚美尼亚无线电物理所的专家宣布，已在该国山地开始建造其“第一个小型实验样板”型工业太阳能电站。该电站使用的涡轮机不是新的，而是使用寿命已届满而从直升机上拆下来的涡轮机，装机容量仅100千瓦，但发电成本仅0．5美分／千瓦小时，效率高达40％—50％。俄罗斯学者在太阳池研究方面也取得了令人瞩目的进展。一家公司将其研制的太阳能喷水式推进器和喷冷式推进器与太阳池工程相结合，给太阳池附设冰槽等设施，设计出了适用于农家的新式太阳池。按这种设计，一个6到8口人的农户建一个70平方米的太阳池，便可满足其100平方米住房全年的用电需要。另一家研究机构提出了组合式太阳池电站的设计思想，即利用热泵、热管等技术将太阳能和地热、居室废热等综合利用起来，使太阳池发电的成本大大下降，在北高加索地区能与火电站竞争，并且一年四季都可用，夏天可用于空调，冬天可用于采暖。对于淡水资源缺乏的国家来说，太阳池还有另一项不可多得的好处：据专家测算，在近海浅水区建一个面积2163平方千米、深米的太阳池，可为10吉瓦的发电机组供热，并可每年产淡水2立方千米。在欧美一些先进国家，目前正在广泛开展应用“光电玻璃幕墙制品”，这是一种将太阳能转换硅片密封在（尤如夹层玻璃）双层钢化玻璃中，安全地实现将太阳能转换为电能的一种新型生态建材。美国的“光伏建筑计划”、欧洲的“百万屋顶光伏计划”、日本的“朝日计划”以及我国已开展的“光明工程”将在建筑领域掀起节能环保生态建材的开发应用热潮，极大的促进了太阳能在新型建材产品中的应用。在发展中国家，各国也在积极发展利用太阳能。如菲律宾早在九九年，政府已批出了首个太阳能计划，在澳洲政府“海外援助计划”的协助下，在全国263个社区安装1000个太阳能系统。目前菲政府正在推行全球最大太阳能应用计划，整个计划耗资4800万美元，是目前为止世界上最庞大的太阳能计划。太阳能发电计划共分两期，受惠的除了民居外，还包括25个灌溉系统、97个净水及分配系统、68间学校和社区中心，及35间诊所。由此看来，全人类梦寐以求的太阳能时代实际上已近在眼前，包括到太空去收集太阳能，把它传输到地球，使之变为电力，以解决人类面临的能源危机。随着科学技术的进步，这已不是一个梦想。由美国国家航空和航天局与国家能源部建造的世界上第一座太阳能发电站，最近将在太空组装，不久将开始向地面供电。在我国，太阳能的利用也一直是最热门的话题，经过多年的发展，国内在集热器（含太阳能热水器）已成为太阳能应用最为广泛、产业化最迅速的产业之一。1998年销售总额达到了35亿元，其产量位居世界榜首。我国的太阳能产业已开始运作。中国科学院宣布启动西部行动计划，将在两年内投入亿元人民币开展研究，建立若干个太阳能发电、太阳能供热、太阳能空调等示范工程。目前河北保定国家高新技术开发区正加快建设我国规模最大的多晶硅太阳能电池生产基地，该项目集太阳能电池、组件及应用系统等为一体，一期工程完成后可达到年产3兆瓦多晶硅太阳能电池的能力，填补了我国在太阳能开发应用方面多项空白，并将大大推动太阳能电池用低铁玻璃的生产、销售市场。但从整体上分析，国内太阳能光伏发电系统由于起步较晚，尤其是在太阳能电池的开发、生产上还落后于国际水平，整体上仍处于产量小、应用面窄、产品单一、技术落后的初级阶段。经粗略统计表明，国内目前仅建有5个（单晶硅）太阳能电池生产厂，年产量约有兆瓦（注：1兆瓦（MW）为1000千瓦），工厂设施仍停留在已有引进的生产线上。而国外不少企业已把眼光瞄准更为先进的薄膜晶体太阳能电池的开发与生产上。这种新一代的先进的薄膜晶体太阳能电池其转换效率可高达％，比目前平均转换效率提高了3个百分点。据业内人士介绍，我国太阳能电池平均转换效率不高，其主要原因是专用材料国产化程度低，如封装玻璃就完全依赖进口，低铁含量的高透过率基板玻璃市场仍不能满足需求，科研成果还没有迅速及完全转化为产业优势。目前国家计委和国家科委对发展太阳能技术及其应用给予了大力的支持，国内已有多家企业涉足。北新集团是最早率先组织专家对国内、国际太阳能光伏发电产业进行调查的单位之一。于1998年在国内首家引进了76千瓦国际上先进的屋面太阳能发电系统，至今一直运行稳定、效果良好。这套系统日均发电量为12千瓦时以上，可满足1个小康之家用电要求。该集团还与瑞士的ATLANTIS公司合资组建了北京-阿脱兰太阳能科技有限公司，合资生产太阳能光伏发电组件和屋面发电组件两大系列、多个品种的光伏发电产品，并将这一世界领先的太阳能利用新技术引入了中国。河北振海铝业集团公司是德国皮尔金顿（Piikington）太阳能国际有限公司在中国独家总代理，现已投入生产世界先进的太阳能电池玻璃封装设备和配套材料，如德国凯米特化学制品有限公司的优质湿法玻璃层压设备、湿法灌浆液（封装介质）等。振海集团的基地于1999年11月已在我国率先安装了100多平方米的光电玻璃幕墙示范建筑物，现已竣工投入应用，其运行使用效果良好，已成国内一大景观及太阳能光伏发电工程的典范。太阳能集热管是清华大学的一项专利技术，经清华阳光公司的产业化生产，目前其年产量为世界第一，其产品性能为世界领先，清华阳光公司的晒乐牌太阳能集热管及集热装置，用六七年时间完成了小试、中试到大规模生产，目前已经建成世界上生产规模最大的集热管生产厂，每年可生产500万支全世界集热效率最高的全玻璃真空集热管，预计这个项目的经营额再过不久将达到10亿元。