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量子点太阳能电池工作原理是怎样的?

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a514102088 有用 1

太阳能是一种辐射能,它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。这种把光能转换成电能的能量转换器,就是太阳能电池。
太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。所谓光生伏打效应就是当物体受到光照时,物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会在PN结的两边出现电压,叫做光生电压。这种现象,就是著名的光生伏打效应。使PN结短路,就会产生电流。
太阳能发电原理
太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或110V,还需要配置逆变器。各部分的作用为:
(一)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。

(二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。

(三)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。

(四)逆变器:在很多场合,都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合,需要使用多种电压的负载时,也要用到DC-DC逆变器,如将24VDC的电能转换成5VDC的电能(注意,不是简单的降压)。

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染月流年 有用 1

将光子转换为电子,光伏(PV)电池由半导体材料制成,比如硅就是目前最常用的一种半导体。当光照射电池时,有一部分光会被半导体材料吸收。这意味着吸收的光能将传给半导体。能量会导致电子逸出,使它们可以自由流动。光伏电池中还有一个或多个电场,可以迫使由光吸收并释放的电子以一定方向流动。电子的流动形成电流,通过在光伏电池的顶部和底部安放金属触点,我们可以将电流引出来,以供使用。例如,电流可以为计算器供电。此电流以及电池电压(由内部电场产生)决定了太阳能电池的功率(或者瓦特数)。
这是发电的基本过程,但是实际情况要复杂得多。让我们来深入研究一个光伏电池的示例:单晶硅电池。
硅有一些特别的化学特性,尤其是它的晶体结构。硅原子含有14个电子,排列在三个不同的核外电子层中。距离原子核最近的头两个电子层完全填满。而最外层电子则处于半满状态,只有四个电子。硅原子始终会想方设法填满最外面的电子层(即希望有八个电子)。为此,它会与相邻硅原子的四个电子共享自身的电子,这就好比每个原子与周围原子握手一样,只是在这种情况下,每个原子有四只手与四个邻居相握。这就形成了晶体结构,该结构对于这种类型的光伏电池具有重要的意义。
现在,我们已经了解了纯晶体硅。纯硅是一种性能很差的导体,因为它的电子不能像铜这样的导体中的电子那样自由移动。硅中的电子被全部锁在晶体结构中。太阳能电池中的硅结构已经过稍稍调整,以便它能作为太阳能电池来工作。
太阳能电池使用的硅混有杂质——其他原子与硅原子混在一起,这样会稍稍改变硅的工作方式。我们通常认为杂质是某种不好的东西,但在这个例子中,如果没有这些杂质,电池就无法工作。实际上,这些杂质是有意添加到硅中的。考虑硅与一个位置不定的磷原子在一起的情况,也许每一百万个硅原子配上一个磷原子。磷原子的外电子层有五个电子,而不是四个。它仍然要与硅周围的原子结合,但从某种意义上讲,磷原子有一个电子是不与任何原子握手的。它没有成为键的一部分,但是磷原子核中的正质子会使其保持在原位上。
当把能量加到纯硅中时(比如以热的形式),它会导致几个电子脱离其共价键并离开原子。每有一个电子离开,就会留下一个空穴。然后,这些电子会在晶格周围四处游荡,寻找另一个空穴来安身。这些电子被称为自由载流子,它们可以运载电流。不过,留在纯硅中的电子数量极少,因此没有太大的用处。而将纯硅与磷原子混合起来,情况就完全不同了。此时,只需很少的能量即可使磷原子的某个“多余”的电子逸出,因为这些电子没有结合到共价键中——它们的邻居不会将它们拉回。因此,大多数这类电子会成为自由电子,这样,我们就得到了比纯硅中多得多的自由载流子。有意添加杂质的过程被称为掺杂,当利用磷原子掺杂时,得到的硅被成为N型(“n”表示负电),因为硅里面有很多自由电子。与纯硅相比,N型掺杂硅是一种性能好得多的导体。
实际上,太阳能电池只有一部分是N型。另一部分硅掺杂的是硼,硼的最外电子层只有三个而不是四个电子,这样可得到P型硅。P型硅中没有自由电子(“p”表示正电),但是有自由空穴。空穴实际是电子离开造成的,因此它们带有相反(正)的电荷。它们像电子一样四处移动。
在将N型硅与P型硅放到一起时,有趣的情形发生了。切记,每块光伏电池至少有一个电场。没有电场,电池就无法工作,而此电场是在N型硅和P型硅接触的时候形成的。突然,N侧的自由电子(它们一直在寻找空穴来安身)看到了P侧的所有空穴,然后便疯狂地奔向空穴,将空穴填满。

[昵称被屏蔽] 有用 1

量子点太阳能电池,是第三代太阳能光伏电池,也是目前最新、最尖端的太阳能电池之一,其尺度介于宏观固体与微观原子、分子之间,在理论计算时可当作大分子处理。与其它吸光材料相比,量子点具有独特的优势:量子尺寸效应。通过改变半导体量子点的大小,就可以使太阳能电池吸收特定波长的光线,即小量子点吸收短波长的光,而大量子点吸收长波长的光。

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先进的太阳能板发电原理

先进的太阳能板发电原理

相信现在的家庭中都从燃气热水器中换上太阳能热水器了,在全球气温变暖有好有坏的,好的方面就知道是阳光辐射多了,对太阳能热水器有很大的帮助了。而坏的方面就不用我多说了就是二氧化碳增加了。安装了太阳能热水器的都知道,必须要在屋顶安装太阳能板发电。太阳能板是吸收阳光的主要来源,太阳能板吸收一定的阳光就会产生发电使热水器启动的。发电原理光生伏特效应:假设光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被接纳,具有足够能量的光子可以在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激起,致使发作电子-空穴对。界面层临近的电子和空穴在复合之前,将经由空间电荷的电场结果被相互分别。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。经由界面层的电荷分别,将在P区和N区之间发作一个向外的可测试的电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说,开路电压的典型数值为0.5~0.6V。经由光照在界面层发作的电子-空穴对越多,电流越大。界面层接纳的光能越多,界面层即电池面积越大,在太阳能电池中组成的电流也越大。太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴-电子对,在p-n结电场的作用下,空穴由n区流向p区,电子由p区流向n区,接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。一、太阳能发电方式太阳能发电有两种方式,一种是光—热—电转换方式,另一种是光—电直接转换方式。(1)光—热——动—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电,一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气,再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程;后一个过程是热—动再转换成电最终转换过程,与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高,估计它的投资至少要比普通火电站贵5~10倍。(2)光—电直接转换方式该方式是利用光电效应,将太阳辐射能直接转换成电能,光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电相比,太阳能电池不会引起环境污染。太阳能热水器我们就天天使用了,太阳能板发电原理我们现在也知道了,原来是这样的原理使我们享受到环保且无需人工操作的开水。现在使用的太阳能板发电还是有待我们的科学家进一步的升级呢,世界真的很奇妙,只要你能发现的都可以循环用。太阳能板发电原理看似很简单,无可否认的是它的出现却带给了我们更好的生活。

太阳能聚光板有什么优势 太阳能发电的原理如何

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太阳能发电是我们国家一直大力发展的一种绿色能源发电方式,它通过集聚太阳光照射的能量,但是读者朋友你对于太阳能熟悉吗?其实太阳能在日常生活中也是经常接触到的,很多消费者都很喜欢太阳能的,其实太阳能要正常运作,就少不了太阳能聚光板的作用,对于太阳能聚光板你也是很好奇的吧,那么,太阳能聚光板有什么优势?太阳能聚光板有什么优势1、光伏发电新的成本降低技术路径。2、系统转换效率高。高倍率CPV采用GaAs等三五族化合物电池,多结太阳能电池效率快速稳步增长,2015年可达到50%,理论极限70%。3、电池芯片的光电转换效率理论极限可以达到70%,目前实际量产的转换效率也已经达到了36~40%,CPV系统转换效率达到28%,较硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池高出不少。4、比硅和薄膜电池更优良的温度特性。5、随着聚光技术的成熟和产业规模化,CPV成本将低于硅基和薄膜太阳能技术,在2012年达到或接近平价上网的水平。太阳能发电的原理如何太阳能的利用还不是很普及,利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题,但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369w/㎡。地球赤道的周长为40000km,从而可计算出,地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2,地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡,相当于有102000TW的能量,人类依赖这些能量维持生存,其中包括所有其他形式的可再生能源(地热能资源除外),虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,但太阳能的能量密度低,而且它因地而异,因时而变,这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一,但已高达173,000TW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳;即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能,所以广义的太阳能所包括的范围非常大,狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。通过上文的详细介绍,相信大家对于太阳能聚光板有什么优势都已经比较熟悉了,我们知道了太阳能聚光板的作用是非常不错的,太阳能发电需要一些列太阳能发电设备装置,我们最熟悉的就是黑色的太阳能聚光板,所以太阳能聚光板确实起到很不错的作用,大家阅读文章后对于太阳能聚光板有了很深刻的了解吧,有兴趣的读者朋友可以放心选购。

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