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太陽能是各種可再生能源中最重要的基本能源，生物質(zhì)能,、風(fēng)能,、海洋能、水能等都來自太陽能,，廣義地說,，太陽能包含以上各種可再生能源。對太陽能的轉(zhuǎn)換和利用主要有以下三種方式,。
1.光-熱轉(zhuǎn)換
通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的屬于太陽能熱利用技術(shù),，再利用熱能進行發(fā)電的稱為太陽能熱發(fā)電,，也屬于這一技術(shù)領(lǐng)域,。
2.光-化學(xué)轉(zhuǎn)換
包括半導(dǎo)體電極產(chǎn)生電而電解水制氫、利用氫氧化鈣或金屬氧化物熱分解儲能等,。
3.光-電轉(zhuǎn)換
是指太陽能與電能的直接轉(zhuǎn)化和利用,。通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能利用的屬于太陽能光發(fā)電技術(shù),，光電轉(zhuǎn)換裝置通常是利用半導(dǎo)體器件的光伏效應(yīng)原理進行光電轉(zhuǎn)換的，因此又稱太陽能光伏技術(shù),。本文主要介紹太陽能光伏發(fā)電情況,。
太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”,，因此,，太陽能電池又稱為“光伏電池”。
用于光伏電池的半導(dǎo)體材料是一種介于導(dǎo)體和絕緣體之間的特殊物質(zhì),，和任何物質(zhì)的原子一樣,，半導(dǎo)體的原子也是由帶正電的原子核和帶負電的電子組成，半導(dǎo)體硅原子的外層有4個電子,，按固定軌道圍繞原子核轉(zhuǎn)動,。當(dāng)受到外來能量的作用時，這些電子就會脫離軌道而成為自由電子,，并在原來的位置上留下一個“空穴”,，在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的,。如果在硅晶體中摻入硼,、鎵等元素，由于這些元素能夠俘獲電子,，它就成了空穴型半導(dǎo)體,，通常用符號P表示；如果摻入能夠釋放電子的磷,、砷等元素,，它就成了電子型半導(dǎo)體，以符號N代表,。若把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合,，交界面便形成一個P-N結(jié)。光伏電池的奧妙就在這個“結(jié)”上,，P-N結(jié)就像一堵墻,，阻礙著電子和空穴的移動。當(dāng)光伏電池受到陽光照射時,，電子接受光能,，向N型區(qū)移動，使N型區(qū)帶負電,，同時空穴向P型區(qū)移動,，使P型區(qū)帶正電。這樣，在P-N結(jié)兩端便產(chǎn)生了電動勢,，也就是通常所說的電壓,。這種現(xiàn)象就是上面所說的“光生伏打效應(yīng)”。如果分別在P型層和N型層焊上金屬導(dǎo)線,，接通負載,，則外電路便有電流通過，如此形成的一個個電池元件,，把它們串聯(lián),、并聯(lián)起來，就能產(chǎn)生一定的電壓和電流,，輸出功率,。
光伏組件其實就是把單個的太陽能電池片連接起來，封裝成防水組件,，以防潮和防漏電,。光伏組件一般是由玻璃基板，膠聯(lián)醋酸乙烯封裝薄膜(EVA),，硅片和相關(guān)線材及起保護固定作用的背板材料組成,。制造光伏組件的半導(dǎo)體材料已知的有十幾種，如鍺,、硅,、硒、砷化鎵,、磷化鎵,、銻化銦等，因此,，光伏組件的種類也很多,。目前，技術(shù)最成熟,，并具有商業(yè)價值的太陽能電池要算硅光伏電池,，但從固體物理學(xué)上講，硅材料并不是最理想的光伏材料,，這主要是因為硅是間接能帶半導(dǎo)體材料,，其光吸收系數(shù)較低，所以研究其他光伏材料成為一種趨勢,。其中,，碲化鎘(CdTe)和銅銦硒(CuInSe2)被認為是兩種非常有前途的光伏材料，目前已經(jīng)取得一定的進展,，但是距離大規(guī)模生產(chǎn),，并與晶體硅太陽能電池抗衡還需要大量的工作去做,。 |