太阳能电池的原理及应用是什么，太阳能电池工作的主要原理

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光伏发电的原理是什么？光伏发电是利用半导体界面的光伏效应，将光能直接转化为电能的技术。这项技术的关键要素是太阳能电池。太阳能电池串联后进行封装保护，形成大面积的太阳能电池组件，再与功率控制器等部件配合，构成光伏发电装置。

当太阳能电池被光照射并且界面层吸收光时，具有足够能量的光子从P型和N型硅之间的共价键激发电子，产生电子空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合前通过空间电荷场效应相互分离。电子移动到带正电的N 区，空穴移动到带负电的P 区。

在有光的情况下（无论是阳光还是来自其他发射器的光），电池吸收光能并在电池上建立相反符号的电荷，从而产生“光伏力”，这就是“光伏效应”。在光伏效应的作用下，太阳能电池两端产生电动势，将光能转化为电能，是一种能量转换装置。

太阳能光伏发电系统的工作原理

太阳能光伏发电系统从大类上可分为独立（离网）光伏发电系统和并网光伏发电系统两大类。

图1-2是独立型太阳能光伏发电系统的工作原理示意图。太阳能光伏发电的核心部件是太阳能电池板，它将太阳光的光能直接转换成电能，并通过控制器把太阳能电池产生的电能存储于蓄电池中。当负载用电时，蓄电池中的电能通过控制器合理地分配到各个负载上。太阳能电池所产生的电流为直流电，可以直接以直流电的形式应用，也可以用交流逆变器将其转换成为交流电，供交流负载使用。太阳能发电的电能可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存储起来，在需要时使用。

图1-3是并网型太阳能光伏发电系统工作原理示意图。并网型光伏发电系统由太阳能电池组件方阵将光能转变成电能，并经直流配线箱进入并网逆变器，有些类型的并网型光伏系统还要配置蓄电池组存储直流电能。并网逆变器由充放电控制、功率调节、交流逆变、并网保护切换等部分构成。经逆变器输出的交流电供负载使用，多余的电能通过电力变压器等设备馈入公共电网（可称为卖电）。当并网光伏系统因天气原因发电不足或自身用电量偏大时，可由公共电网向交流负载供电（称为买电）。系统还配备有监控、测试及显示系统，用于对整个系统工作状态的监控、检测及发电量等各种数据的统计，还可以利用计算机网络系统远程传输控制和显示数据。

无师自通分布式光伏发电系统设计、安装与维护刘继茂_丁永强著建

太阳能电池原理（上）

美国空间站太阳能板像画一样展开！近日美国宇航员在国际空间站上安装了新的太阳能电池板，这是一种“画轴”式可展开新型太阳能电池板，其原理是将只有几毫米厚的晶体太阳能电池插入到一种柔性材料中，使阵列像画一样卷起来，需要的时候靠两侧的支撑件自动滚动和展开。这种新型太阳能电池板，比传统太阳能电池板轻20%，结构紧凑四倍以上。当它不活动时，还能够卷回来缩小体积。中国天和核心舱使用的也是一种可展开收回的柔性太阳电池翼，和美国新的“画轴”式可展开新型太阳能电池板各具特色。

太阳能电池板晚上也能发电了？斯坦福大学开发出能在夜间工作的太阳能电池板，其发电原理是基于“辐射冷却”通过温差来发电，这项研究还发表在了《应用物理学通讯》上。

研究人员认为外太空的寒冷也是一种极其重要的可再生能源，虽然夜晚产生的能量与白天相比小很多，但夜间的能量需求也低很多，所以依然是可用的。夜间电力的产生不是利用太阳光，而是利用辐射冷却的技术。物体在晚上会向外太空辐射热量，这意味着一个物体可以变得比它周围的空气温度更低，从而利用温差来进行发电。这项研究确实很棒，希望能早日应用到实践中，促进双碳减排。

最想让这种玻璃球太阳能发电组在中国售卖

中科院院士开抖音普及中国光伏技术太牛啦！值得为院士点赞！

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最近中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员李永舫作为主讲嘉宾，跟大家分享了太阳能的应用及我国太阳电池的发展历程和最新研究成果。

提起中国的光伏技术，我相信朋友们都很清楚，特别是在我们身边可以说是到处都有利用光伏技术的东西，太阳能路灯，车载太阳能发电板，太阳能手机充电器，太阳能移动通信技术基站，但是真正能够知道太阳能发电原理以及内部结构的朋友就不多了！

然而就在这几天，一位中科院院士却在网络上给全国各地的朋友们开始了光伏技术普及工作，不但从理论上进行普及，还用图片和文字进行说明，一时间受到了全国广大网友的点赞支持。

光伏，即光伏发电系统，是利用半导体材料的光伏效应，将太阳辐射能转化为电能的一种发电系统。光伏发电系统的能量来源于取之不尽、用之不竭的太阳能，是一种清洁、安全和可再生的能源。光伏发电过程不污染环境，不破坏生态。

光伏发电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。光伏发电系统是由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备组成。

截止目前我们国家的光伏技术领先世界发达国家许多年，而且在这领域内我们国家也是最优秀！

朋友们你生活中还知道哪些是利用太阳能吗？欢迎朋友们评论区留言交流

2018年，汉能集团推出了一款“单玻汉瓦”，不用交电费，铺在屋顶就能发电，多余的电还能拿国家补贴，这种瓦的发电原理是什么？为什么没有普及呢？

2018年4月15日，汉能集团在北京召开了一场新品发布会，推出了一款新的汉瓦产品“单玻汉瓦”，这是一款能自己发电的瓦片，据说1平方米的汉瓦功率为85w，相当于3.4棵树。那瓦片是如何进行发电的呢？

“单玻汉瓦”，也被称为“会发电的琉璃瓦”，它的前身是2017年曾推出的双玻汉瓦，只不过单玻汉瓦体积更轻，只有双玻汉瓦的一半重，只有5.2公斤。

它的发电原理其实非常简单，就是利用了一种柔性薄膜太阳能技术，然后将照射到瓦片上的阳光直接转换成电能。

那柔性薄膜太阳能技术又是什么呢？

柔性薄膜太阳能实际上是一种太阳能产业的新兴技术，是薄膜太阳能电池的一种，在金属表面照射上紫外光，就可以发生光电效应，从而将太阳能光转化为电压和电力。

而单玻汉瓦所使用的柔性薄膜太阳能技术，是上世纪70年代就开始研究的铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池。

CIGS薄膜属于黄铜矿结构，和非晶硅相比，CIGS的晶体内部缺陷少，性能也更加稳定，而且抗辐射能力强，光电转化效率在所有薄膜太阳能电池之中也是佼佼者。

2019年，美国MiaSole公司的CIGS芯片创下了17.44%的转化纪录，而在6年前，这家公司就已经被汉能收购，成为了旗下的子公司。

之后汉能就将MiaSole的柔性CIGS芯片做了升级改造，并且通过内外双层的夹胶封装工艺，将芯片密封在高透光度的玻璃内层中。

单玻汉瓦使用的是超白钢化玻璃，这种玻璃不仅透光率高，达到了91.5%，最大限度地保持了薄膜太阳能的高转换率，而且它还有一个特别的优点，那就是能抗冰雹的撞击。

但这些性能并没有让屋面瓦变得更加笨重，反而更轻、更薄，不仅在盖房子时便于拿取，而且还能应用于轻质屋顶。

做到质量轻的同时，单玻汉瓦也有着很强的抗风能力，根据测试，单玻汉瓦可以抗12级台风，纵向垂直时可以承受最多90公斤的拉力，哪怕是开车从它上面压过去，也不会有丝毫影响。

不管在高温、高湿度、零下40-85度等极端环境中，它都能正常工作，寿命是普通琉璃瓦的2-3倍。

而且每平方米单玻汉瓦的发电功率为85瓦，若不计算重叠面积的话，一栋房屋产生的电力完全可以自给自足，根本不用交电费，而且多余的电量还可以上传到国家电网，国家会以每度0.37元的价格补贴。

以北京地区为例，每平方米汉瓦每年可以发电1200小时，也就是发电102度。而一户独立房屋大约需要用100平方米汉瓦，30年就可以发电30.6万度，以一度电国家补贴0.37元，和每度电卖0.5元计算，大约能创造26.6万元的收益。

香港新界大埔区的康乐园别墅就铺设了砖红色的汉瓦，云南丽江市、贵州省铜仁市云舍4A级旅游景区等地，也都使用了单玻汉瓦。

而云舍村的游客服务中心安装了192平方米的汉瓦，每年可以节约5.11吨煤，节约净水5.11万升，还能减少碳排放量12.73吨，开可以减少二氧化硫、氮、烟尘等污染物的排放，相当于中了650棵树。

可优点这么多的单玻汉瓦，为什么没有普及开呢？

首先，单玻汉瓦的价格昂贵，2017年的双玻汉瓦定价为1380元/平方米，而单玻汉瓦虽然价格降到了1088元/平方米，但依然价格不菲，而琉璃瓦虽然受市场、品牌等多方面影响，但最贵1平方也只要几百块，许多人对此望而却步。

其次，单玻汉瓦虽然有着众多优点，还斩获了国际奖项，与多个国家都曾签订合作，但汉能集团自从进军光伏业之后，资金链周转就出现了问题，在2015年，汉能又遭到两家外国公司恶意做空，短短几天，汉能股价就一泻千里，老板李河君的身价直接蒸发了近千亿。

后来汉能的资金的流动性就一直出现问题，2019年还爆出了大规模拖欠员工薪水的事件，而2020年汉能总部又因为拖欠租金被拆，没多久，多家关联公司又开始进行破产清算。种种原因，都让单玻汉瓦没能拥有更大的市场。

北京金长川资本光伏分析师李烨（化名）曾对证券时报的记者表示，“就在光伏产业站上碳中和风口的同时，汉能却没能成为受益者，反而成为光伏产业的弃儿。这种遗憾让人唏嘘。”

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