太陽能發(fā)電機(jī)原理

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太陽能發(fā)電

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太陽能是一種干凈的可再生的新能源，越來越受到人們的青睞，在人們生活、工作中有廣泛的作用。其中之一就是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，太陽能電池就是利用太陽能工作的。而太陽能熱電站的工作原理則是利用匯聚的太陽光，把水燒至沸騰變?yōu)樗魵?，然后用來發(fā)電。

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太陽能發(fā)電原理圖太陽能的能源是來自地球外部天體的能源（主要是太陽能），是太陽中的氫原子核在超高溫時(shí)聚變釋放的巨大能量，人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。我們生活所需的煤炭、石油、天然氣等化石燃料都是因?yàn)楦鞣N植物通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來后，再由埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成。此外，水能、風(fēng)能、波浪能、海流能等也都是由太陽能轉(zhuǎn)換來的。

太陽能發(fā)電有兩大類型：一類是太陽光發(fā)電（亦稱太陽能光發(fā)電），另一類是太陽熱發(fā)電（亦稱太陽能熱發(fā)電）。

太陽能光發(fā)電是將太陽能直接轉(zhuǎn)變成電能的一種發(fā)電方式。它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電四種形式，在光化學(xué)發(fā)電中有電化學(xué)光伏電池、光電解電池和光催化電池。

太陽能熱發(fā)電是先將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)化成電能，它有兩種轉(zhuǎn)化方式。一種是將太陽熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，如半導(dǎo)體或金屬材料的溫差發(fā)電，真空器件中的熱電子和熱電離子發(fā)電，堿金屬熱電轉(zhuǎn)換，以及磁流體發(fā)電等。另一種方式是將太陽熱能通過熱機(jī)（如汽輪機(jī)）帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與常規(guī)熱力發(fā)電類似，只不過是其熱能不是來自燃料，而是來自太陽能。

人類需要

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，人們對能源提出越來越高的要求，尋找新能源成為當(dāng)前人類面臨的迫切課題。現(xiàn)有電力能源的來源主要有3種，即火電、水電和核電。

火電需要燃燒煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蘊(yùn)藏量有限、越燒越少，正面臨著枯竭的危險(xiǎn)。據(jù)估計(jì)，全世界石油資源再有30年便將枯竭。另一方面燃燒將排出二氧化碳和硫的氧化物，因此會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)和酸雨，惡化地球環(huán)境。

水電要淹沒大量土地，有可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞，而且大型水庫一旦塌崩，后果將不堪設(shè)想。另外，一個(gè)國家的水力資源也是有限的，而且還要受季節(jié)的影響。太陽能屋頂發(fā)電站

核電在正常情況下固然是干凈的，但萬一發(fā)生核泄漏，后果同樣是可怕的。前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故，已使900萬人受到了不同程度的損害；2011年3月11日13時(shí)46分，日本福島發(fā)生9.0級地震，引發(fā)震驚國際的福島核電站事故，造成核電站附近30公里成為無人區(qū)；方圓5公里的海洋資源將受到不同程度的影響或是海洋生物變異。

新能源要同時(shí)符合兩個(gè)條件：一是蘊(yùn)藏豐富不會(huì)枯竭；二是安全、干凈，不會(huì)威脅人類和破壞環(huán)境。找到的新能源主要有兩種，一是太陽能，二是燃料電池。另外，風(fēng)力發(fā)電也可算是輔助性的新能源。

理想能源

照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，足以供全球人類一年能量的消費(fèi)。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽能發(fā)電被譽(yù)為是理想的能源。

從太陽能獲得電力，需通過太陽電池進(jìn)行光電變換來實(shí)現(xiàn)。它同以往其他電源發(fā)電原理完全不同，具有以下特點(diǎn)：①無枯竭危險(xiǎn)；②絕對干凈（無公害）；③不受資源分布地域的限制；④可在用電處就近發(fā)電；⑤能源質(zhì)量高；⑥使用者從感情上容易接受；⑦獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。不足之處是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；②獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)。但總的說來，瑕不掩瑜，作為新能源，太陽能具有極大優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國的重視。

要使太陽能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，一是要提高太陽能光電變換效率并降低其成本，二是要實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電同的電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。

太陽能電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶態(tài)硅三種。單晶硅太陽電池變換效率最高，已達(dá)20%以上，但價(jià)格也最貴。非晶態(tài)硅太陽電池變換效率最低，但價(jià)格最便宜，今后最有希望用于一般發(fā)電的將是這種電池。一旦它的大面積組件光電變換效率達(dá)到10%，每瓦發(fā)電設(shè)備價(jià)格降到1－2美元時(shí)，便足以同其他的發(fā)電方式競爭。估計(jì)本世紀(jì)末便可達(dá)到這一水平。

當(dāng)然，特殊用途和實(shí)驗(yàn)室中用的太陽電池效率要高得多，如美國波音公司開發(fā)的由砷化鎵半導(dǎo)體同銻化鎵半導(dǎo)體重疊而成的太陽電池，光電變換效率可達(dá)36%，快趕上了燃煤發(fā)電的效率。但由于它太貴