太阳能发电厂-主要部件，工作，优点和缺点

介绍

知道化石燃料不会永远持续下去，太阳能发电似乎在所有其他可再生能源生产中引领清洁和可再生能源生产的道路。几乎每个家庭都开始依赖备用电池．中国曾经被认为是世界上最大的污染国，现在却开发了最大的太阳能发电厂。此外，印度的目标是到2020年仅靠太阳能发电厂就能生产10万兆瓦的电力。

特斯拉已采取主动行动，仅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。他们确保在没有阳光的情况下可以照亮整个岛屿长达3天。在7小时的阳光下就能重新充电，这不是很神奇吗?

高效利用阳光发电是全球研究的前沿课题。让我们想想把阳光转化为电能需要什么。

太阳能电池板如何将阳光转化为电能?

图片来源

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，将硅转化为正型硅，也被称为p型硅。同样，另一部分转化为负硅或n型硅。顾名思义，p型有多余的空穴(正电荷)，n型有多余的电子。然后这两种原子依次结合到一起，直到原子水平。由于它们的接触和电荷相反，电子从n型流动到p型，空穴从p型移动到n型，因此在它们之间形成了一个薄势垒。由电荷运动产生的电流称为扩散电流。但我们还需要理解另一件事，这是由于势垒，产生电场从正电荷附近的n型和负电荷附近的p型结(产生电位的区域或p和n型的会合区域)流动。由于这个电场，p型的电子开始向n型流动，n型的空穴向p型流动，产生一种称为漂移电流的电流。最初扩散电流大于漂移电流，但随着扩散引起的电位差增大，漂移电流同时增大。 Current stops flowing when drift current becomes equal to diffusion current.

阳光以称为光子的小能量粒子的形式传播到地球。光子撞击p型区域，将其能量转移到空穴和电子对，从而激发电子，使其离开空穴。由于p-n结处的电位差产生的电场使其电子移动到n型区域，从而导致电流流动。

但还有一点需要知道，要使电场足够强，使它必须移动到n型区域，而不是与它被分离的空穴重新结合。为了使电场增强，将n型和p型区域连接到电池的正极和负极，这一过程称为反向偏置条件。这样做就增加了电子从空穴中分离出来，沿着这条路到达n型区域的概率。从而提高太阳能电池板的效率。

还读:

• 燃煤发电厂如何运作？——你知道吗？
• 水电厂如何运作?——完整的解释
• 核电厂-工作原理，优点，缺点及附图

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型和n型硅组合)使漂移电流在电路中流动。

主要组件

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

它是能量产生单元，由p型和n型硅半导体组成。它是太阳能发电厂的核心。

3.电池

电池是用来发电或储存白天产生的多余能量，在晚上供应。

4.dc - ac转换器(逆变器)

太阳能电池板产生的直流电需要转换成交流电才能供应给家庭或电网。

太阳能发电厂的工作

当阳光照射到太阳能电池上时，大量的光子击中硅的p型区域。电子和空穴对在吸收光子能量后会分离。在p-n结处电场的作用下，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电场。所以电流开始在单个太阳能电池的电路中流动。我们把太阳能电池板上所有太阳能电池的电流结合起来，得到一个显著的输出。

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。太阳能板的共同作用产生的电能储存在锂离子电池中，在没有阳光的夜晚提供。

能量储存

太阳能电池板产生的能量的储存是一个重要的问题。有时利用白天产生的未使用的能量将水抽到一定高度，以便在需要时或主要在夜间利用其势能发电。

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了一项提议，它可以为紧急停电提供电池组。

太阳能电池板的制造成本在过去几年里迅速下降，工业能源包(锂离子电池)也是如此，随着生产和需求的增加，其成本将在未来几年下降。

还读:

• 风力发电厂如何工作？-完整解释
• 地热发电厂如何工作——解释？
• 火力发电厂建设、运行及优缺点附图

太阳能电池板的污染如何?

太阳能电池板生产过程中产生的污染从没有变化到相当大的范围，这取决于最初是谁制造的。在生产电板时使用的化学物质有氢氧化钠、氢氟酸和四氧化二碳。这些化学品主要用于原料处理的供应链上蒸汽。它对生产工人是真正的危险，但如果采取预防措施和适当的设备，那么面板的生产是安全的。

但是中国是领先的太阳能电池板制造商，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。
• 它以低成本提供电力，因为燃料是免费的。
• 随着这一领域的新研究，我们现在有了一个很好的电力存储解决方案。
• 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来源。

太阳能发电厂的缺点

• 它需要大量的土地被永久占领。
• 安装的初始成本太高。
• 能源储存的选择是不有效的，而且如果有效的话，成本很高。
• 与核能或其他发电资源相比，发电量相当低。
• 如果几天多云就有问题了。
• 它们的生产造成污染。

应用程序

• 太阳能发电厂正以最有效的方式为城市提供电力。
• 太阳能电池板可以用来为每个家庭单独发电，特别是在偏远地区。