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【chēng】“光电”，它【tā】主要是【shì】利用半导体界【jiè】面的光生伏【fú】特效应而将光能直接转变为电【diàn】能的一种技术【shù】。这【zhè】种【zhǒng】技【jì】术的关键元件就是太阳能电池，太阳能电【diàn】池经过串联后【hòu】进【jìn】行封装保护可形【xíng】成【chéng】大面积的太阳电池组件，再【zài】配合上功率控制器等部【bù】件【jiàn】就形【xíng】成了【le】光伏发电装置。
一、光伏发电原理
太阳光照【zhào】在半导体p-n结上，形成【chéng】新的空穴-电子对，在p-n结内【nèi】建电场的作用下，空穴由n区流【liú】向p区，电子【zǐ】由p区流向n区，接通电【diàn】路【lù】后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工【gōng】作【zuò】原理。光—电直接转换方式该方式是利用光伏效应，将太阳【yáng】辐【fú】射能直接转换成【chéng】电能【néng】，光【guāng】—电转换的基本装置就是太阳【yáng】能电池。太阳【yáng】能电池是一种由【yóu】于光生伏【fú】特效应而将太阳光能直接【jiē】转化为【wéi】电【diàn】能的器件【jiàn】，是一个【gè】半导体光电二【èr】极管，当太阳光【guāng】照到光电【diàn】二极管【guǎn】上时，光电二极管就【jiù】会把【bǎ】太阳的光能【néng】变成【chéng】电【diàn】能，产【chǎn】生电流。当许多个电池串联或并联起来就可【kě】以【yǐ】成为有比较大的输出功率的太【tài】阳能【néng】电池方阵【zhèn】了【le】。
太阳【yáng】能【néng】电池是一种大【dà】有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵【líng】活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能【néng】电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比，太阳能电池【chí】不会引起环境污染。光伏发【fā】电的主要【yào】具【jù】体【tǐ】原理是半导体的光电【diàn】效应。光子照【zhào】射到金属上时，它的能量可以【yǐ】被金属中【zhōng】某个【gè】电子全部吸【xī】收，电子吸收的能量足够大【dà】，能克服金属内部引【yǐn】力做功，离开金【jīn】属表【biǎo】面【miàn】逃逸出【chū】来【lái】，成为【wéi】光【guāng】电子。硅【guī】原子【zǐ】有4个外层电子，如【rú】果在纯硅【guī】中掺入有5个外【wài】层【céng】电子的原子【zǐ】如磷原子，就成为N型半导体【tǐ】;若【ruò】在纯【chún】硅中掺入有3个【gè】外层【céng】电子的原子如【rú】硼原子，形【xíng】成【chéng】P型半导体【tǐ】。当P型和N型结【jié】合在一起时，接触【chù】面就会【huì】形成电【diàn】势差，成为太阳【yáng】能电【diàn】池【chí】。当太阳【yáng】光照【zhào】射到P-N结后，空穴【xué】由P极【jí】区往N极【jí】区移动，电子【zǐ】由N极区【qū】向P极区移动，形成【chéng】电流。
二、光伏发电原理—光伏效应
如果光【guāng】线【xiàn】照射在【zài】太【tài】阳能电池上【shàng】并且光在界面层被吸收【shōu】，具有【yǒu】足够能量的光子【zǐ】能【néng】够在P型【xíng】硅和【hé】N型【xíng】硅中将电子从共价键中激【jī】发，以致产生电子-空穴对【duì】。界面层附近的电子和【hé】空穴在复合之【zhī】前【qián】，将通过空间电【diàn】荷的电【diàn】场作用【yòng】被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电【diàn】的P区运动。通过【guò】界面层的电荷【hé】分离，将在P区和N区之间【jiān】产【chǎn】生一个向外的可测试的电【diàn】压。此时可在硅片的两【liǎng】边加【jiā】上电极【jí】并接入【rù】电【diàn】压【yā】表【biǎo】。对晶体硅太【tài】阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5～0.6V。通过光照在界面【miàn】层产生的电【diàn】子-空穴对越多，电流越大。界面层吸【xī】收的光【guāng】能越多，界【jiè】面层即【jí】电【diàn】池面积越【yuè】大，在太阳能电池中形成的电流【liú】也越大。
三、光伏发电原理系统构成
光【guāng】伏发【fā】电系统是【shì】由太阳能电池方阵，蓄电【diàn】池【chí】组，充放电控制器，逆变器【qì】，交流配电柜，太阳【yáng】跟踪控制系统等设备【bèi】组成【chéng】。其【qí】部分设备【bèi】的作用是：
电池方阵在【zài】有【yǒu】光照(无论【lùn】是太阳光，还【hái】是其它发光体产生【shēng】的光照)情【qíng】况下，电池吸【xī】收光【guāng】能，电池两端出现异号电荷的积【jī】累，即产生“光生电压【yā】”，这【zhè】就是“光生伏特效应”。在光生伏特效应的作用【yòng】下【xià】，太【tài】阳能电池【chí】的【de】两端【duān】产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器【qì】件。太阳能电【diàn】池一般【bān】为硅电池【chí】，分为单【dān】晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池【chí】和非晶【jīng】硅太阳能电【diàn】池三种。
蓄【xù】电池组其【qí】作【zuò】用是贮【zhù】存太阳能电池方阵受【shòu】光【guāng】照时发出的电能并可【kě】随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池【chí】组的基【jī】本要求【qiú】是：a.自放电【diàn】率低;b.使用寿命长;c.深【shēn】放电能力强;d.充电效率高;e.少【shǎo】维【wéi】护或【huò】免维护【hù】;f.工作温度范【fàn】围宽;g.价格低廉。
控制器是【shì】能【néng】自动防止蓄电池过充【chōng】电和过【guò】放电的设备【bèi】。由于蓄电池的循环充放电次数及【jí】放电深度是决定【dìng】蓄电池【chí】使用寿命的重要因素【sù】，因此能控【kòng】制【zhì】蓄电池组过充【chōng】电或过放电的【de】充放电控制【zhì】器是必不【bú】可少【shǎo】的设备。
逆变器是将直流【liú】电转换成交流电的设备。由于太阳【yáng】能电【diàn】池和蓄电池【chí】是直流电【diàn】源，而【ér】负载是交流负载【zǎi】时，逆变器是必不【bú】可少的【de】。逆变器按运【yùn】行方式【shì】，可分为独【dú】立【lì】运行【háng】逆变【biàn】器和并网【wǎng】逆变器。独立运行【háng】逆变器用于独立运【yùn】行的太【tài】阳【yáng】能电池发电系统，为独【dú】立【lì】负【fù】载供电。并网逆变器【qì】用于并网运行的太阳能电池发电【diàn】系统。逆变器【qì】按输出波型【xíng】可分为【wéi】方波逆变器【qì】和正弦波逆变器。方波逆变器电路简【jiǎn】单【dān】，造【zào】价低，但谐【xié】波分量大，一般用于【yú】几百瓦以下和【hé】对谐波要求不高的【de】系统【tǒng】。正弦波逆变器成【chéng】本高，但可【kě】以适用于各【gè】种负载。
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、独立光【guāng】伏发电也叫【jiào】离网光伏【fú】发电。主要由【yóu】太阳能电池组件【jiàn】、控制【zhì】器【qì】、蓄电池组成，若要为【wéi】交【jiāo】流负载供电，还需要配置交流逆变器。独立【lì】光伏电站包括边远地区的村庄【zhuāng】供电系统，太阳能户用电源系统，通信信【xìn】号【hào】电源、阴【yīn】极保护、太阳能路灯等各种带有【yǒu】蓄电池的【de】可以【yǐ】独【dú】立运【yùn】行【háng】的【de】光伏发电系统。
2、并网光伏【fú】发电就是太阳能组件产【chǎn】生的直流电经【jīng】过并网【wǎng】逆变器转换【huàn】成【chéng】符合市电电网要求的交流电【diàn】之后直【zhí】接【jiē】接【jiē】入公共电【diàn】网。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄【xù】电池的并网发电系统具有可【kě】调度【dù】性，可以【yǐ】根据需要【yào】并入或退出电网，还具有【yǒu】备用电【diàn】源的功能，当电【diàn】网因故停电【diàn】时可紧急供电。带有【yǒu】蓄电池的光伏并网发电系统常【cháng】常安【ān】装【zhuāng】在居民【mín】建筑;不带蓄电池的并网发【fā】电系统【tǒng】不具备可调度性和备【bèi】用电源的功【gōng】能，一【yī】般安装在较【jiào】大型的系统上。 并网光伏发电有集中式【shì】大型并【bìng】网【wǎng】光伏电站一般都是国家级电站，主要特点是【shì】将所发电能直接输送到电网，由【yóu】电【diàn】网统一调配【pèi】向用户【hù】供电。但这种电站投【tóu】资大、建设周期【qī】长、占地【dì】面【miàn】积【jī】大，还没有太大发展【zhǎn】。而【ér】分散式小型并网光伏，特别【bié】是光伏建筑一体化光【guāng】伏发电【diàn】，由【yóu】于投资小、建设【shè】快【kuài】、占【zhàn】地【dì】面积小【xiǎo】、政策【cè】支持力度大等优【yōu】点，是并【bìng】网光伏【fú】发电的【de】主流。
3、分布式光【guāng】伏【fú】发电系统，又称分散式发电或分布【bù】式【shì】供【gòng】能，是【shì】指在用户现【xiàn】场【chǎng】或靠【kào】近用电现场配【pèi】置较小的光伏发电供电【diàn】系统，以满足特定【dìng】用户的需求【qiú】，支持现存配【pèi】电网的经【jīng】济运行，或者同时【shí】满足【zú】这两个方面的要求。
分布式光伏发【fā】电系统的基本设备【bèi】包【bāo】括光伏【fú】电池组件、光伏方阵支【zhī】架、直流汇流箱【xiāng】、直流配【pèi】电【diàn】柜、并网逆变器、交流配【pèi】电柜等【děng】设【shè】备【bèi】，另外还有供【gòng】电系统监控装置和环境监测装置。其【qí】运【yùn】行模式是【shì】在有【yǒu】太阳辐射【shè】的【de】条件下，光伏发电【diàn】系统【tǒng】的太阳能电池组件阵列将太【tài】阳【yáng】能转【zhuǎn】换输出的电能【néng】，经【jīng】过直流汇流箱集中送入直流配电柜，由并网逆变器逆变【biàn】成交流电供给建【jiàn】筑自身负载，多【duō】余或不足的电力通过联【lián】接电网来调节。
