你對(duì)電池應(yīng)該并不陌生吧,從干電池到鋰電池,在生活中幾乎隨處可見,但是你見過硅光電池嗎?其實(shí),硅光電池指的就是太陽能電池,從人造衛(wèi)星的太陽翼到光伏發(fā)電的太陽板,都屬于硅光電池的大家族。
人類對(duì)于太陽能的利用具有十分悠久的歷史,但是最初只是局限于對(duì)光和熱的直接利用。利用太陽光來進(jìn)行發(fā)電,則是20世紀(jì)50年代以后的事情了。
1839年,法國(guó)科學(xué)家貝克勒爾在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位產(chǎn)生電壓。這種現(xiàn)象后來被稱為“光生伏打效應(yīng)”,簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)”。1954年,美國(guó)科學(xué)家在貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了具有實(shí)用價(jià)值的單晶硅太陽能電池,從此實(shí)現(xiàn)了太陽光能向電能的轉(zhuǎn)換。
根據(jù)光伏效應(yīng)設(shè)計(jì)的硅光電池,是人們利用太陽能的一種有效方式。當(dāng)硅光電池表面受到太陽光的照射時(shí),外電路中就會(huì)有電流通過。
目前地面光伏系統(tǒng)大量使用的硅光電池,可分為單晶硅、多晶硅和非晶硅太陽能電池。在能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等綜合性能方面,單晶硅和多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低,但價(jià)格更便宜。
作為一個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng),光有硅光電池(太陽能板)是不夠的。一般還需要有蓄電池、控制器、逆變器等設(shè)備的配合。那么,這些設(shè)備的作用是什么呢?
先來說說太陽能板。太陽能板是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心,是由一定數(shù)量的硅光電池構(gòu)成的,主要功能是通過光伏效應(yīng)把太陽光能轉(zhuǎn)換成電能。據(jù)悉,一個(gè)太陽能單體電池大約只能產(chǎn)生0.5伏的電壓,把太陽能電池連接成組件則可以產(chǎn)生更高的電壓。
再來說說蓄電池。蓄電池也是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件,主要作用是貯存從光伏電池轉(zhuǎn)換而來的電能,在需要的時(shí)候可以為負(fù)載供電。帶有蓄電池組的并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有可調(diào)度性,可以根據(jù)需要并入或退出電網(wǎng),還具有備用電源的功能。
第三個(gè)來說說控制器。控制器主要用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制,能有效保護(hù)蓄電池組的工作,防止蓄電池因過充電和過放電而影響其使用壽命。
第四個(gè)來說說逆變器。我們知道,太陽能電池發(fā)出的電能為直流電,蓄電池儲(chǔ)存的電能也是直流電。而電網(wǎng)傳輸?shù)氖墙涣麟姡耠娨暀C(jī)等交流負(fù)載使用的也是交流電,因此需要用逆變器把直流電轉(zhuǎn)換成交流電,這樣才能完成并網(wǎng)和為交流負(fù)載供電。
光伏發(fā)電系統(tǒng)存在獨(dú)立光伏系統(tǒng)和并網(wǎng)光伏系統(tǒng)兩種形式。獨(dú)立光伏系統(tǒng)是我國(guó)常見的一種太陽能利用方式,像戶用電源系統(tǒng)、太陽能路燈以及邊遠(yuǎn)村莊供電系統(tǒng)大多為獨(dú)立光伏系統(tǒng),一般系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,適應(yīng)范圍比較廣。
所謂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng),是指與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以把剩余的光伏電并入電網(wǎng),因此是大規(guī)模利用太陽能的首選方式,并且代表了太陽能利用工程的發(fā)展方向。
光伏電為清潔環(huán)保能源,通過并網(wǎng)可以提高電網(wǎng)中的可再生能源比重,因此可以進(jìn)一步改善電力能源的結(jié)構(gòu)。同時(shí),并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以依托電網(wǎng)的儲(chǔ)能裝置,節(jié)約部分建設(shè)投資,具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。