光伏發電的(de)主要原理(li)是半導體(ti)的光(guang)電效(xiao)應。光子照射到(dao)金屬(shu)上(shang)時，它的(de)能量可以被金(jin)屬中(zhong)某個(ge)電子(zi)全部吸收(shou)，電子(zi)吸收(shou)的能量足(zu)夠大，能(neng)克服金(jin)屬原子(zi)内(nei)部的(de)庫侖力做(zuo)功，離(li)開金屬表面逃(tao)逸出(chu)來，成爲光(guang)電子。矽(xi)原(yuan)子有(you)4個外層電子，如(ru)果在(zai)純(chun)矽中摻(chan)入有(you)5個外(wai)層電子的原子如磷(lin)原子，就(jiu)成(cheng)爲N型半導(dao)體(ti)；若在純(chun)矽中摻入有3個(ge)外層(ceng)電(dian)子的原(yuan)子如硼原(yuan)子，形(xing)成P型(xing)半導體。當(dang)P型和(he)N型結(jie)合在一起時(shi)，接(jie)觸面(mian)就會形成(cheng)電勢差，成(cheng)爲太陽能(neng)電池(chi)。當(dang)太(tai)陽光(guang)照射到(dao)P－N結(jie)後，電(dian)流便從(cong)P型(xing)一邊流向(xiang)N型(xing)一邊，形(xing)成電(dian)流。
光(guang)電效(xiao)應是物(wu)理(li)學中(zhong)一個重(zhong)要(yao)而神(shen)奇的(de)現象。在高(gao)于某(mou)特定(ding)頻率的
電磁(ci)波(bo)（該頻(pin)率稱(cheng)爲
極限頻率threshold frequency）照(zhao)射下(xia)，某些(xie)物質内部(bu)的電(dian)子吸(xi)收能量後(hou)逸出而形(xing)成電(dian)流，即(ji)光(guang)生電。
多(duo)晶矽經過(guo)鑄錠(ding)、破錠、切(qie)片等程(cheng)序後，制(zhi)作(zuo)成待(dai)加工(gong)的矽片。在(zai)矽片(pian)上摻雜和擴散微(wei)量(liang)的硼(peng)、磷等，就形(xing)成P－N結(jie)。然後(hou)采用
絲網(wang)印刷，将精(jing)配好(hao)的
銀漿(jiang)印在矽(xi)片上(shang)做成栅線(xian)，經過燒(shao)結，同時(shi)制成背電(dian)極，并(bing)在有(you)栅線的
面(mian)塗一層(ceng)防(fang)
反射(she)塗層(ceng)，
電池(chi)片就(jiu)至此制成。電池片
排(pai)列組合成(cheng)
電池組(zu)件，就組成了(le)大的(de)電路(lu)闆。一般(ban)在組件(jian)四周包鋁框，正(zheng)面覆蓋(gai)玻(bo)璃，反面安(an)裝電極。有(you)了電池組(zu)件和(he)其他(ta)
輔助設備(bei)，就可以(yi)組成發電系(xi)統。爲了将(jiang)直流(liu)電(dian)轉化交流電，需要安裝(zhuang)
電流轉(zhuan)換(huan)器。發(fa)電後(hou)可用蓄電(dian)池存儲，也可輸入公(gong)共(gong)電(dian)網。發(fa)電系統(tong)成本中(zhong)，電池(chi)組件約占(zhan)50%，電流轉換(huan)器、安(an)裝費(fei)、其他輔助(zhu)部件(jian)以及
其他費用(yong)占(zhan)另外 50%。
優點(dian)
無(wu)論從世界(jie)還是從中(zhong)國來(lai)看，
常(chang)規能(neng)源都(dou)是很有限(xian)的。中(zhong)國的(de)一次性
能(neng)源儲量遠(yuan)遠低(di)于世(shi)界的平均水平(ping)，大約(yue)隻有世界總儲(chu)量的(de)10%。太陽(yang)能是(shi)人類取(qu)之(zhi)不盡(jin)用之不竭的可(ke)再生能源(yuan)，具有充分(fen)的清潔性(xing)、絕對的安全性(xing)、相對(dui)的(de)
廣泛性(xing)、确實的(de)長壽性(xing)和免維(wei)護(hu)性、資(zi)源的(de)充足(zu)性及(ji)潛在(zai)的(de)
經濟性(xing)等優點，在(zai)長期(qi)的能(neng)源戰(zhan)略中(zhong)具有重要地位(wei)。
與常用的火力(li)發電系(xi)統(tong)相比，光伏(fu)發電(dian)的優(you)點主(zhu)要體(ti)現于：
①無枯(ku)竭(jie)危險；
②安(an)全可靠，無(wu)噪聲，無污(wu)染(ran)排放外(wai)，絕對(dui)清(qing)潔（
無公(gong)害）；
③不受(shou)
資源分(fen)布地域(yu)的(de)限制(zhi)，可利(li)用建築屋(wu)面的優(you)勢；例如(ru)，無電(dian)地區，以及(ji)地形複(fu)雜(za)地區(qu)；
④無需消耗燃料(liao)和架設
輸電線路即(ji)可就地發(fa)電供電；
⑥使用(yong)者從(cong)感情(qing)上容易接受；
⑦建(jian)設周期短(duan)，獲取能源(yuan)花費的時(shi)間短。
缺點
但(dan)是(shi)，太陽(yang)能電(dian)池闆(pan)的生(sheng)産卻具有(you)高污(wu)染、
高(gao)能耗的特(te)點，在現有(you)的條(tiao)件下(xia)，生産(chan)國内(nei)自己(ji)使用(yong)的電(dian)池闆(pan)還說(shuo)的過(guo)去，不過大(da)量出口等(deng)于污(wu)染中(zhong)國，造(zao)福(fu)世界了，據統(tong)計(ji)，生(sheng)産一(yi)塊1m×1.5m的
太陽能闆必須(xu)燃燒超過(guo)40公斤煤，但(dan)即使中國最沒有效(xiao)率的(de)
火(huo)力發電(dian)廠也能(neng)夠(gou)用這(zhe)些煤生産(chan)130
千瓦(wa)時的(de)電（一般一(yi)塊1mx1.6m的太陽能闆(pan)一年(nian)發電量在(zai)250千瓦(wa)時以上）——這(zhe)足夠(gou)讓(rang)2.2瓦的
發(fa)光二(er)極管（LED）燈泡(pao)按照(zhao)每天工作(zuo)12小時計算(suan)發光(guang)30年。
①照射(she)的(de)能量(liang)
分布密度(du)小，即要占用巨大面(mian)積；
②獲得的(de)能源(yuan)同
四季、晝夜及(ji)陰晴等(deng)氣(qi)象條(tiao)件有(you)關(guan)。
③相對于(yu)火力發(fa)電(dian)，發電(dian)機會(hui)成(cheng)本(ben)高。
④光(guang)伏闆(pan)制造(zao)過程(cheng)中不(bu)環(huan)保(bao)。
單(dan)晶矽(xi)
多(duo)晶矽
大規(gui)模生(sheng)産轉(zhuan)化率：18——18.5%；大多(duo)在16%。和
單晶(jing)矽一樣，因(yin)材料物理(li)性能限(xian)制，要達(da)到30%以(yi)上的(de)轉化(hua)率的可能(neng)性較(jiao)小。
砷化(hua)镓
砷化镓(jia)太陽(yang)能電(dian)池組的轉(zhuan)化率(lü)比較(jiao)高，約(yue)23%。但是價格(ge)昂貴(gui)，多用于
航(hang)空航(hang)天等(deng)重要地方(fang)。基本(ben)沒有(you)規模化産(chan)業化(hua)的實(shi)用價值。
薄(bao)膜
薄膜(mo)光(guang)伏電(dian)池具(ju)有輕(qing)薄、質(zhi)輕、柔(rou)性好等優(you)勢，應用範(fan)圍非(fei)常廣(guang)泛，尤其适(shi)合用在光(guang)伏建(jian)築一(yi)體化(hua)之中(zhong)。如果薄(bao)膜電池(chi)
組件(jian)效率與晶(jing)矽電池(chi)相(xiang)差無(wu)幾，其性價比将(jiang)是無可比(bi)拟的(de)。在柔(rou)性
襯底上(shang)制備的
薄(bao)膜電(dian)池，具(ju)有可卷曲(qu)折疊、不怕(pa)摔碰(peng)、重量(liang)輕(qing)、弱光性(xing)能好等優(you)勢，将(jiang)來的(de)應(ying)用前景(jing)将會更加(jia)廣闊。
效率(lü)衰減(jian)
晶矽光伏(fu)組(zu)件安裝(zhuang)後，暴(bao)曬50——100天(tian)，效率(lü)衰減(jian)約(yue)2——3%，此後衰(shuai)減幅度大(da)幅減(jian)緩并(bing)穩定(ding)有每(mei)年衰(shuai)減0.5——0.8%，20年衰減約20%。單(dan)晶(jing)組件衰(shuai)減要約(yue)少于多(duo)晶組(zu)件。非晶光(guang)做組件(jian)的(de)衰減約低于晶矽。
因(yin)此，提(ti)升轉(zhuan)化率(lü)、降低每瓦成本(ben)仍将(jiang)是光(guang)伏未(wei)來發(fa)展的兩大(da)主題。無論(lun)是哪種方(fang)式，大規模(mo)應用(yong)如(ru)果(guo)能夠(gou)将轉(zhuan)化率提升(sheng)到30%，成(cheng)本在(zai)每千(qian)瓦五千元以下(xia)（和水電相平），那(na)麽人(ren)類将(jiang)在
核(he)聚變發(fa)電(dian)研究(jiu)成功(gong)之前得到(dao)最爲廣泛、最清潔、最廉價(jia)的幾(ji)乎無限的(de)可靠(kao)新能(neng)源(yuan)。
獨立光(guang)伏發電
并(bing)網光伏發(fa)電
并(bing)網光(guang)伏(fu)發電就(jiu)是太(tai)陽能(neng)組件(jian)産生(sheng)的直流電(dian)經過并網逆變(bian)器轉換成符合(he)市電電網要求(qiu)的交(jiao)流(liu)電之後(hou)直接接入(ru)公共(gong)電網(wang)。可(ke)以分爲(wei)帶蓄電(dian)池的和(he)不帶(dai)蓄(xu)電池的(de)并網發(fa)電系統(tong)。
帶有蓄電池的(de)并網(wang)發(fa)電系統具有可(ke)調度性(xing)，可以根據需要并入(ru)或退(tui)出電(dian)網，還具有(you)
備用(yong)電源的功(gong)能，當(dang)電網(wang)因故(gu)停電(dian)時可(ke)
緊急供電(dian)。帶有(you)蓄電(dian)池的
光伏(fu)并網發電(dian)系統(tong)常常(chang)安裝在居(ju)民建(jian)築；不(bu)帶蓄電池(chi)的并(bing)網發(fa)電系統不(bu)具備可調(diao)度性和備(bei)用電(dian)源的(de)功能，一般(ban)安裝在較大(da)型(xing)的系(xi)統上。
并網光伏(fu)發電(dian)有集(ji)中式(shi)大型(xing)并網(wang)光伏(fu)電站一(yi)般都是(shi)國家(jia)級電站，主(zhu)要特(te)點是(shi)将所(suo)發電(dian)能直接輸(shu)送到(dao)電網(wang)，由電(dian)網統一調(diao)配向(xiang)用戶供電(dian)。但這(zhe)種電(dian)站投資大(da)、建設(she)
周(zhou)期(qi)長、占(zhan)地面積(ji)大，還沒有太大發展。而(er)分散式(shi)小型并(bing)網光(guang)伏，特(te)别是(shi)
光伏(fu)建築一體化光(guang)伏(fu)發電，由(you)于投資(zi)小(xiao)、建設(she)快、占地(di)面積小(xiao)、政策(ce)支持(chi)力度(du)大等(deng)優點(dian)，是并(bing)網光伏(fu)發(fa)電的主流(liu)。
分布式(shi)光伏(fu)發電(dian)
分(fen)布式光伏(fu)發電系統(tong)的(de)基本設(she)備包括光(guang)伏電池組(zu)件、光伏方(fang)陣支架、直流
彙(hui)流箱(xiang)、直流配電(dian)櫃、
并(bing)網(wang)逆(ni)變器(qi)、交流配電(dian)櫃等(deng)設備，另(ling)外(wai)還有(you)供電(dian)系(xi)統監控(kong)裝置和(he)環(huan)境監(jian)測裝置(zhi)。其
運行(hang)模式是(shi)在(zai)有
太(tai)陽輻(fu)射的條件(jian)下，光(guang)伏發電系(xi)統的太陽能電(dian)池組件(jian)陣列将(jiang)
太陽(yang)能(neng)轉(zhuan)換輸(shu)出的電能，經過(guo)直流(liu)彙流(liu)箱集(ji)中送(song)入直(zhi)流配(pei)電櫃，由(you)并網逆(ni)變器逆變(bian)成交(jiao)流電(dian)供給(gei)建築(zhu)自身負載，多餘(yu)或不(bu)足(zu)的電力(li)通過(guo)聯(lian)接(jie)電網來調節。
光(guang)伏組(zu)件
蓄(xu)電池(chi)組
其作用(yong)是貯(zhu)存
太陽(yang)能(neng)電池(chi)方陣受(shou)光(guang)照時發出的(de)電(dian)能并(bing)可随時(shi)向
負載供電(dian)。太陽(yang)能電(dian)池發電對所用蓄電(dian)池(chi)組(zu)的基(ji)本要求是(shi)：a.
自放(fang)電率低(di)；b.使(shi)用壽(shou)命長；c.
深放電能力強；d.充電(dian)效率(lü)高；e.少維護(hu)或免(mian)維護(hu)；f.
工(gong)作溫度(du)範圍寬；g.價(jia)格低(di)廉。
控制(zhi)器
是能自動防(fang)止蓄電池
過充(chong)電和
過(guo)放電的(de)設備(bei)。由于(yu)蓄電(dian)池的循(xun)環(huan)充放(fang)電次(ci)數及
放電(dian)深度是決(jue)定蓄電池(chi)使用壽命(ming)的重要(yao)因(yin)素，因(yin)此能(neng)控制(zhi)蓄電(dian)池組過充(chong)電或(huo)過放(fang)電的(de)充放(fang)電控制(zhi)器是必不可(ke)少的設備(bei)。
逆變器(qi)
獨立(li)運行逆變(bian)器用于獨立運行的(de)
太陽(yang)能電(dian)池發電系(xi)統，爲(wei)獨立負(fu)載供電(dian)。并網(wang)逆(ni)變(bian)器用(yong)于并(bing)網運行的(de)太陽(yang)能電(dian)池發(fa)電系(xi)統。
逆(ni)變器(qi)按輸出波(bo)型可分爲(wei)
方(fang)波逆變(bian)器和
正弦波逆變器(qi)。方(fang)波逆變(bian)器電(dian)路(lu)簡(jian)單，造(zao)價低，但
諧波分(fen)量大，一(yi)般(ban)用于幾百瓦以(yi)下和(he)對諧(xie)波要求不高的(de)系統。正弦(xian)波逆變器(qi)成本(ben)高，但可以(yi)适用(yong)于各(ge)種負(fu)載。
跟(gen)蹤系(xi)統
由于相對于某一個固定地(di)點的太陽(yang)能
光(guang)伏發電系(xi)統，一(yi)年
春夏秋冬四(si)季、每(mei)天日升日(ri)落，太陽的光照(zhao)角度(du)時時(shi)刻刻(ke)都在(zai)變化，如果(guo)
太陽能(neng)電池闆(pan)能夠時刻(ke)正對(dui)太陽，發電效率(lü)才會達到(dao)最佳(jia)狀态(tai)。
世界上通(tong)用的(de)太陽(yang)跟蹤控制系統(tong)都需(xu)要根據(ju)安放點(dian)的
經(jing)緯度等信(xin)息計算一(yi)年中(zhong)的每(mei)一(yi)天(tian)的不(bu)同時刻太(tai)陽所在的(de)角度，将一(yi)年中每個(ge)時刻(ke)的
太(tai)陽位(wei)置存(cun)儲到
PLC、
單(dan)片(pian)機或電腦(nao)軟(ruan)件(jian)中，也(ye)就是靠(kao)計算太陽位置以實現(xian)跟蹤。采用(yong)的是電腦數據理論(lun)，需要
地球(qiu)經緯度地(di)區的的數(shu)據和(he)設(she)定(ding)，一旦(dan)安裝，就不便移(yi)動或裝拆(chai)，每次(ci)移動完就必須(xu)重新設定(ding)數據和調(diao)整(zheng)各個參(can)數；原(yuan)理(li)、電(dian)路、技(ji)術、設(she)備複雜，非(fei)專業人士(shi)不能(neng)夠随便(bian)操作。把(ba)加裝(zhuang)了智(zhi)能太(tai)陽跟(gen)蹤儀的
太(tai)陽能(neng)發(fa)電系統安裝在(zai)高速行(hang)駛的(de)汽車(che)、火車(che)，以及(ji)通訊(xun)應急(ji)車、特種(zhong)
軍(jun)用汽(qi)車、軍(jun)艦(jian)或輪船(chuan)上，不論系(xi)統向何方(fang)行(hang)駛(shi)、如何(he)調頭、拐(guai)彎(wan)，智能(neng)太陽跟蹤(zong)儀都(dou)能保(bao)證設(she)備的要求(qiu)跟蹤部位(wei)正對太(tai)陽(yang)。
