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光伏發(fā)電原理

光伏發(fā)電的主要原理是半導(dǎo)體的光電效應(yīng)。光子照射到金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中某個(gè)電子全部吸收，電子吸收的能量足夠大，能克服金屬內(nèi)部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子。硅原子有4個(gè)外層電子，如果在純硅中摻入有5個(gè)外層電子的原子如磷原子，就成為N型半導(dǎo)體；若在純硅中摻入有3個(gè)外層電子的原子如硼原子，形成P型半導(dǎo)體。20世紀(jì)90年代后，光伏發(fā)電快速發(fā)展，到2006年，世界上已經(jīng)建成了10多座兆瓦級光伏發(fā)電系統(tǒng)，6個(gè)兆瓦級的聯(lián)網(wǎng)光伏電站。當(dāng)P型和N型結(jié)合在一起時(shí)，接觸面就會形成電勢差，成為太陽能電池。當(dāng)太陽光照射到P－N結(jié)后，空穴由P極區(qū)往N極區(qū)移動，電子由N極區(qū)向P極區(qū)移動，形成電流。

光電效應(yīng)就是光照使不均勻半導(dǎo)體或半導(dǎo)體與金屬結(jié)合的不同部位之間產(chǎn)生電位差的現(xiàn)象。它首先是由光子(光波)轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量的過程；其次，是形成電壓過程。

多晶硅經(jīng)過鑄錠、破錠、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上摻雜和擴(kuò)散微量的硼、磷等，就形成P－N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷，將精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過燒結(jié)，同時(shí)制成背電極，并在有柵線的面涂一層防反射涂層，電池片就至此制成。電池片排列組合成電池組件，就組成了大的電路板。一般在組件四周包鋁框，正面覆蓋玻璃，反面安裝電極。系統(tǒng)的主要交直流轉(zhuǎn)換部件為逆變器，逆變器經(jīng)過電能質(zhì)量測試合格后才能投產(chǎn)使用。有了電池組件和其他輔助設(shè)備，就可以組成發(fā)電系統(tǒng)。為了將直流電轉(zhuǎn)化交流電，需要安裝電流轉(zhuǎn)換器。發(fā)電后可用蓄電池存儲，也可輸入公共電網(wǎng)。發(fā)電系統(tǒng)成本中，電池組件約占50%，電流轉(zhuǎn)換器、安裝費(fèi)、其他輔助部件以及其他費(fèi)用占另外 50%。

光伏發(fā)電的系統(tǒng)分類——獨(dú)立光伏發(fā)電

獨(dú)立光伏發(fā)電也叫離網(wǎng)光伏發(fā)電。主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。光伏發(fā)電與火力發(fā)電對比相對于火力發(fā)電系統(tǒng)相比，太陽能電池板的生產(chǎn)卻具有高污染、高能耗的特點(diǎn)，在現(xiàn)有的條件下，生產(chǎn)國內(nèi)自己使用的電池板還說的過去，不過大量出口等于污染中國，造福世界了，據(jù)統(tǒng)計(jì)，生產(chǎn)一塊1m×1。獨(dú)立光伏電站包括邊遠(yuǎn)地區(qū)的村莊供電系統(tǒng)，太陽能戶用電源系統(tǒng)，通信信號電源、陰極保護(hù)、太陽能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)。

有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池、充放電控制器、蓄電池以及直流負(fù)載等組成。有陽光進(jìn)，太陽能電池將光能轉(zhuǎn)換為電能供負(fù)載使用，并同時(shí)向蓄電池存儲電能。夜間或陰雨天時(shí)，則由蓄電池向負(fù)載供電。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。這種系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，小到太陽能草坪燈、庭院燈，大到遠(yuǎn)離電網(wǎng)的微波中轉(zhuǎn)站，邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)村供電等。當(dāng)系統(tǒng)容量和負(fù)載功率較大時(shí)，就需要配備太陽能電池方陣和蓄電池組了。

光伏節(jié)約電費(fèi)

光伏發(fā)電現(xiàn)在有三種模式，自發(fā)自用；自發(fā)自用，余電上網(wǎng)；全額上網(wǎng)三種模式。現(xiàn)在隨著人們生活條件的改善，洗衣機(jī)、冰箱、電視機(jī)、電腦、空調(diào)等各種類型的電器基本成為標(biāo)配，這些電器方便了人們的生活，但是電費(fèi)卻在不知不覺的上漲，對于一些用戶來說每個(gè)月的電費(fèi)少則100，多則幾百，實(shí)屬是一筆不小的開銷。而安裝光伏發(fā)電的用戶，不管是“自發(fā)自用”還是“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”都是節(jié)約了電費(fèi)，節(jié)省了開銷，換角度來說，節(jié)約了就是收益。其中，單晶和多晶電池用量大，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。

光伏電纜的選擇

5kW光伏系統(tǒng)所用的電纜分為光伏直流線纜和交流線纜，在選擇線纜時(shí)一方面要考慮線纜所能承載的電流，另一方面要考慮電纜線阻造成的電壓損失。

直流線纜選型：

直流線纜多為戶外鋪設(shè)，需要防潮、防曬、防寒、防紫外線等，因此分布式光伏系統(tǒng)中的直流線纜一般選擇光伏認(rèn)證的線纜，考慮到直流插接件和光伏組件輸出電流，目前常用的光伏直流電纜為PV1-F 1*4mm2。

交流電纜選型：

交流線纜主要用于逆變器交流側(cè)至并網(wǎng)箱，需要考慮防潮、防曬、防寒、防紫外線，一般選用ZR-YJV型電纜。由逆變器參數(shù)知，逆變器交流端的電流I=-23.8A，下表為YJV三芯電力電纜持續(xù)載流量數(shù)據(jù)表。