光伏储能发电如何工作将光转换成电能?

 行业动态    |      2017-05-31

光伏储能发电如何工作将光转换成电能?

光伏是在原子级别将光直接转化为电能的。一些材料表现出被称为光电效应的性质,使其吸收光子并释放电子。当这些自由电子被捕获时,导致可以用作电的电流。


光电效应首先被法国物理学家Edmund Bequerel在1839年注意到,他发现某些材料在暴露于光下时会产生少量的电流。1905年,爱因斯坦(Albert Einstein)描述了光电的性质以及光伏技术所依赖的光电效应,后来他获得了诺贝尔物理学奖。第一个光伏组件由贝尔实验室在1954年建成。它被称为太阳能电池,主要只是一个好奇心,因为它太贵了,不能被广泛使用。在二十世纪六十年代,太空工业开始首次使用这种技术,在航天器上提供电力。通过太空计划,技术先进,其可靠性建立,成本开始下降。

太阳能电池由微电子工业中使用的相同种类的半导体材料(如硅)制成。对于太阳能电池,薄的半导体晶片经过特殊处理以形成电场,一侧为正极,另一侧为负极。当光能撞击太阳能电池时,电子从半导体材料中的原子上被松动。如果电导体连接到正侧和负侧,形成电路,则电子可以以电流的形式被捕获 - 也就是电。然后,该电可用于为诸如光或工具的负载供电。

电连接并安装在支撑结构或框架中的多个太阳能电池被称为光伏模块。模块设计为在一定电压下供电,例如公共的12伏系统。所产生的电流直接取决于模块的光线数量。


光伏储能


多个模块可以连接在一起形成阵列。一般来说,模块或阵列的面积越大,将产生的电量越多。光伏模块和阵列产生直流(dc)电。它们可以串联和并联电气布置连接,以产生任何所需的电压和电流组合。

今天最常见的光伏器件使用单个接点或接口在诸如PV电池的半导体内产生电场。在单结PV电池中,只有能量等于或大于电池材料带隙的光子才能释放出电路的电子。换句话说,单结电池的光伏响应限于能量高于吸收材料的带隙的太阳光谱的部分,并且不使用低能光子。
解决这个限制的一个方法是使用两个(或多个)不同的单元,具有多于一个带隙和多于一个结,以产生电压。这些被称为“多结”单元(也称为“级联”或“串联”单元)。多功能设备可以实现更高的总转换效率,因为它们可以将更多的光能量谱转换成电能。