光伏发电原理是什么？光伏发电，就是我们通常说的太阳能发电，简称“光电”，它【tā】主【zhǔ】要是利【lì】用【yòng】半导【dǎo】体界面的光【guāng】生伏特效应【yīng】而将光能直接转变为【wéi】电能的一种技术。这种技术的关键元件就是太阳能电池，太阳能电池经过串联【lián】后【hòu】进行封装保护可形【xíng】成大面【miàn】积的太阳【yáng】电池【chí】组件，再配【pèi】合上功率控制器【qì】等部件就形成了光伏发电装置【zhì】。
一、光伏发电原理
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的【de】空穴-电子对【duì】，在p-n结内建【jiàn】电【diàn】场的【de】作用【yòng】下，空穴由n区流向【xiàng】p区，电【diàn】子由【yóu】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【zuò】原理。光—电直接转换方式该方式【shì】是利用光伏效应，将太【tài】阳【yáng】辐射能【néng】直接转换成电能，光—电【diàn】转换【huàn】的【de】基本装置就是太阳能电池。太阳能【néng】电池是一【yī】种由于光生伏特【tè】效应【yīng】而将太阳光能直接转化为电能的【de】器件，是一个半导体光电二【èr】极管，当太阳光照【zhào】到光电二极【jí】管上时【shí】，光【guāng】电二极管就【jiù】会把太【tài】阳【yáng】的【de】光能变成【chéng】电【diàn】能，产生电【diàn】流。当许多个电池串【chuàn】联或并联【lián】起来【lái】就可以【yǐ】成为有比较大的输出功【gōng】率的【de】太阳能电【diàn】池方【fāng】阵【zhèn】了。
太阳能电池是【shì】一种【zhǒng】大有前途的新型电【diàn】源，具有永【yǒng】久性、清洁性和灵活【huó】性三大优点.太阳能【néng】电池寿命长，只要太阳存在，太阳【yáng】能电池就可【kě】以一【yī】次投资而长期使【shǐ】用;与【yǔ】火力发电、核能发【fā】电【diàn】相比，太阳能电池【chí】不会【huì】引起【qǐ】环境污染。光伏发电的主要具体原理【lǐ】是半【bàn】导体的光电效应。光【guāng】子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部【bù】吸收，电【diàn】子【zǐ】吸收的能【néng】量【liàng】足够大【dà】，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原【yuán】子有【yǒu】4个外层电子，如果【guǒ】在纯硅中掺【chān】入【rù】有5个外层【céng】电子的原子如磷原子【zǐ】，就成【chéng】为【wéi】N型半导体;若在纯【chún】硅中【zhōng】掺入有3个外层【céng】电子的原子如硼原子，形成P型【xíng】半导体【tǐ】。当P型【xíng】和N型【xíng】结合在一起时，接【jiē】触面就会【huì】形成电势【shì】差【chà】，成为太阳能电【diàn】池【chí】。当太阳光照射到P-N结后，空【kōng】穴【xué】由P极【jí】区往N极区移动，电子由N极区向P极区移【yí】动，形成电【diàn】流。
二、光伏发电原理—光伏效应
如果光线照射在太【tài】阳能电池【chí】上并且光在界面层被【bèi】吸收，具有足够能量的光【guāng】子【zǐ】能【néng】够在P型硅和【hé】N型硅中将【jiāng】电子从共价键中激发，以致产生【shēng】电【diàn】子-空穴对【duì】。界面层附近的电子和空穴在【zài】复合之前，将【jiāng】通过空间【jiān】电荷【hé】的电场【chǎng】作【zuò】用被相互分离。电子向带正【zhèng】电【diàn】的N区和空穴【xué】向带负电【diàn】的P区运动【dòng】。通过界面层的电【diàn】荷分离，将在P区和【hé】N区之【zhī】间产生【shēng】一个向外【wài】的可测【cè】试的电压。此时可在硅片【piàn】的两边加上【shàng】电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电【diàn】池来说，开路电压的典型数值为【wéi】0.5～0.6V。通过【guò】光照在界面【miàn】层【céng】产生的电子-空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光【guāng】能越多，界【jiè】面层即【jí】电池面积【jī】越大，在太阳【yáng】能电【diàn】池中形成的电流【liú】也【yě】越大。
三、光伏发电原理系统构成
光伏发电系统是由太阳能【néng】电池方阵【zhèn】，蓄电池组，充放电控制【zhì】器【qì】，逆变器【qì】，交流配电柜【guì】，太【tài】阳跟踪【zōng】控制系统等设备组【zǔ】成。其部分设备的【de】作用是【shì】：
电池方阵在有光照(无论是太阳光【guāng】，还【hái】是其它发光体产【chǎn】生【shēng】的光照)情况下，电池吸收光能，电【diàn】池两端出现异号【hào】电荷【hé】的积【jī】累，即【jí】产生“光生【shēng】电压”，这就是【shì】“光【guāng】生【shēng】伏特效【xiào】应【yīng】”。在光生伏特效应的作用下，太阳能电池的两端【duān】产生电动势，将光能【néng】转【zhuǎn】换成电能，是【shì】能【néng】量转换的器件。太阳能电池一般为硅【guī】电池，分为单晶硅太【tài】阳能电池，多晶硅太阳【yáng】能电池和非【fēi】晶硅太阳【yáng】能【néng】电【diàn】池三种。
蓄电池组其作用【yòng】是贮存太【tài】阳能电【diàn】池方阵受光【guāng】照时发【fā】出【chū】的【de】电能并可随时向【xiàng】负载【zǎi】供电。太阳能电池发电对所用蓄电池【chí】组的基本要求是：a.自放【fàng】电率低;b.使用寿【shòu】命长;c.深放电【diàn】能力强;d.充电效【xiào】率高【gāo】;e.少维【wéi】护或免维护;f.工作温度范围宽;g.价格低廉。
控【kòng】制器是能自【zì】动【dòng】防止【zhǐ】蓄电池过【guò】充电【diàn】和过放电的设备。由于蓄电池【chí】的循环【huán】充放电次数及放【fàng】电深度是【shì】决定【dìng】蓄电池使用寿命的重要因【yīn】素，因此能控制蓄电池组过充【chōng】电或过放电的充放电【diàn】控制【zhì】器是必不可【kě】少的【de】设备。
逆变器是将直流电转【zhuǎn】换成交流电的【de】设备【bèi】。由【yóu】于太阳能电池和蓄【xù】电池【chí】是直【zhí】流电源，而负载是交流负载时，逆变器是必不可少【shǎo】的。逆变【biàn】器按运行方式，可分为独立运行【háng】逆变【biàn】器和并【bìng】网逆变器。独立运行【háng】逆变器用于独立运行的太阳能【néng】电池发电系统，为独立负载供电。并网逆【nì】变【biàn】器【qì】用【yòng】于并【bìng】网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出【chū】波【bō】型可分为方波逆变【biàn】器和正弦波逆变器。方【fāng】波逆变器电路简单，造价【jià】低【dī】，但谐【xié】波【bō】分量大【dà】，一【yī】般用于几百【bǎi】瓦以下和【hé】对谐波要求不高的系统。正【zhèng】弦波逆变【biàn】器成本【běn】高，但可以适用于各【gè】种负载【zǎi】。
四、光伏发电系统分类
光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统 。
1、独【dú】立光伏发电也叫离网光伏发电。主【zhǔ】要由太【tài】阳能电【diàn】池组件【jiàn】、控制器、蓄电【diàn】池【chí】组成【chéng】，若要为交流负载供【gòng】电，还【hái】需要配置交流逆【nì】变器。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电【diàn】系【xì】统，太【tài】阳能【néng】户用电源系统，通信信号电【diàn】源、阴极保护、太阳能【néng】路灯等各种带【dài】有【yǒu】蓄电池的【de】可以独【dú】立运【yùn】行的光伏发电系统。
2、并【bìng】网光伏发电就是【shì】太阳能【néng】组件产生的直流电经过并网逆变【biàn】器转换【huàn】成符合市电电网要求的交流电【diàn】之【zhī】后【hòu】直接接【jiē】入公【gōng】共电网。可以分为【wéi】带蓄【xù】电池的和【hé】不【bú】带【dài】蓄电池的【de】并网【wǎng】发电系统。带有蓄【xù】电池的并【bìng】网发【fā】电系统【tǒng】具有可调度性，可【kě】以根据需要并入或【huò】退【tuì】出电网，还具有备用电源的功能【néng】，当电网因【yīn】故停电时可紧急供电。带有【yǒu】蓄电池的光伏并网发【fā】电系统常常安装【zhuāng】在居民建筑;不带蓄【xù】电池【chí】的并网发电系统不具备可调度【dù】性和备用电源的功能，一般安装在较大【dà】型的系统上。 并网光伏【fú】发【fā】电有集【jí】中【zhōng】式【shì】大型并【bìng】网【wǎng】光【guāng】伏电站一般都是国【guó】家级电站【zhàn】，主要【yào】特点是将所发电能直接输送到电网，由电网【wǎng】统一【yī】调配向用户供电【diàn】。但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，还没有太大发【fā】展。而分散【sàn】式小型并网【wǎng】光伏，特别是光伏建筑一体化【huà】光伏【fú】发电，由于投资【zī】小【xiǎo】、建【jiàn】设快、占【zhàn】地面积小、政策支持力度大等优【yōu】点，是并网【wǎng】光【guāng】伏发电的【de】主【zhǔ】流。
3、分布式光伏发电系统，又称分【fèn】散式发【fā】电或【huò】分布式供能，是指【zhǐ】在用户现场【chǎng】或靠近用电现【xiàn】场【chǎng】配置较小【xiǎo】的光伏发电供电系统，以满足【zú】特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行【háng】，或者【zhě】同时满足这两【liǎng】个方【fāng】面的要求。
分布式光【guāng】伏发电系统【tǒng】的基本设【shè】备包括光伏电【diàn】池组【zǔ】件、光伏【fú】方阵【zhèn】支架、直流汇流箱【xiāng】、直流【liú】配电柜、并【bìng】网【wǎng】逆【nì】变器、交流配电柜【guì】等设备【bèi】，另外还有供电系统监控装【zhuāng】置和环境监测【cè】装置【zhì】。其运行模【mó】式是【shì】在有太阳辐射的条件下，光伏发电系统的【de】太阳能电池组件阵列将太阳能转换输出的【de】电能，经过【guò】直流汇流箱【xiāng】集中送入直流【liú】配电柜，由并网逆变器逆变成交流【liú】电供【gòng】给建筑【zhù】自身负载，多【duō】余或不足【zú】的电力通过联接【jiē】电【diàn】网【wǎng】来调节。
