太陽(yáng)能光伏發(fā)電的由來(lái)和原理

優(yōu)質(zhì)回答：太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽(yáng)光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，主要用于無(wú)電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和人口分散地區(qū)，整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)很高；在有公共電網(wǎng)的地區(qū)，光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)連接并網(wǎng)運(yùn)行，省去蓄電池，不僅可以大幅度降低造價(jià)，而且具有更高的發(fā)電效率和更好的環(huán)保性能。太陽(yáng)電池是一對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：?jiǎn)尉Ч?，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過(guò)程。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成P－N結(jié)?！‘?dāng)光線(xiàn)照射太陽(yáng)電池 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)示例表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程?！∽詮?954年第一塊實(shí)用光伏電池問(wèn)世以來(lái)，太陽(yáng)光伏發(fā)電取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但比計(jì)算機(jī)和光纖通訊的發(fā)展要慢得多。其原因可能是人們對(duì)信息的追求特別強(qiáng)烈，而常規(guī)能源還能滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)能源的需求。1973年的石油危機(jī)和90年代的環(huán)境污染問(wèn)題大大促進(jìn)了太陽(yáng)光伏發(fā)電的發(fā)展。其發(fā)展過(guò)程簡(jiǎn)列如下： 　　1839年 法國(guó)科學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)“光生伏特效應(yīng)”，即“光伏效應(yīng)”。 　　1876年 亞當(dāng)斯等在金屬和硒片上發(fā)現(xiàn)固態(tài)光伏效應(yīng)。 　　1883年 制成第一個(gè)“硒光電池”，用作敏感器件。 　　1930年 肖特基提出Cu2O勢(shì)壘的“光伏效應(yīng)”理論。同年，朗格首 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備防雷示意圖次提 出用“光伏效應(yīng)”制造“太陽(yáng)電池”，使太陽(yáng)能變成電能。 　　1931年 布魯諾將銅化合物和硒銀電極浸入電解液，在陽(yáng)光下啟動(dòng)了一個(gè)電動(dòng)機(jī)。 　　1932年 奧杜博特和斯托拉制成第一塊“硫化鎘”太陽(yáng)電池。 　　1941年 奧爾在硅上發(fā)現(xiàn)光伏效應(yīng)。 　　1954年 恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室，首次制成了實(shí)用的單晶太陽(yáng)電池，效率為6%。同年，韋克爾首次發(fā)現(xiàn)了砷化鎵有光伏效應(yīng)，并在玻璃上沉積硫化鎘薄膜，制成了第一塊薄膜太陽(yáng)電池。 　　1955年 吉尼和羅非斯基進(jìn)行材料的光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)化設(shè)計(jì)。同年，第一個(gè)光電航標(biāo)燈問(wèn)世。美國(guó)RCA研究砷化鎵太陽(yáng)電池。 　　1957年 硅太陽(yáng)電池效率達(dá)8%。 　　1958年 太陽(yáng)電池首次在空間應(yīng)用，裝備美國(guó)先鋒1號(hào)衛(wèi)星電源。 　　1959年 第一個(gè)多晶硅太陽(yáng)電池問(wèn)世，效率達(dá)5%。 　　1960年 硅太陽(yáng)電池首次實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。 　　1962年 砷化鎵太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)13%。 　　1969年 薄膜硫化鎘太陽(yáng)電池效率達(dá)8%。 　　1972年 羅非斯基研制出紫光電池，效率達(dá)16%。 　　1972年 美國(guó)宇航公司背場(chǎng)電池問(wèn)世。 　　1973年 砷化鎵太陽(yáng)電池效率達(dá)15%。 　　1974年 COMSAT研究所提出無(wú)反射絨面電池，硅太陽(yáng)電池效率達(dá)18%。 　　1975年 非晶硅太陽(yáng)電池問(wèn)世。同年，帶硅電池效率達(dá)6%~%。 　　1976年 多晶硅太陽(yáng)電池效率達(dá)10%。 　　1978年 美國(guó)建成100kWp太陽(yáng)地面光伏電站。 　　1980年 單晶硅太陽(yáng)電池效率達(dá)20%，砷化鎵電池達(dá)22.5%，多晶硅電池達(dá)14.5%，硫化鎘電池達(dá)9.15%。 　　1983年 美國(guó)建成1MWp光伏電站；冶金硅（外延）電池效率達(dá)11.8%。 　　1986年 美國(guó)建成6.5MWp光伏電站。 　　1990年 德國(guó)提出“2000個(gè)光伏屋頂計(jì)劃”，每個(gè)家庭的屋頂裝3~5kWp光伏電池。 　　1995年 高效聚光砷化鎵太陽(yáng)電池效率達(dá)32%。 　　1997年 美國(guó)提出“克林頓總統(tǒng)百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃”，在2010年以前為100萬(wàn)戶(hù)，每戶(hù)安裝3~5kWp。光伏電池。有太陽(yáng)時(shí)光伏屋頂向電網(wǎng)供電，電表反轉(zhuǎn)；無(wú)太陽(yáng)時(shí)電網(wǎng)向家庭供電，電表正轉(zhuǎn)。家庭只需交“凈電費(fèi)”。 　　1997年 日本“新陽(yáng)光計(jì)劃”提出到2010年生產(chǎn)43億Wp光伏電池。 　　1997年 歐洲聯(lián)盟計(jì)劃到2010年生產(chǎn)37億Wp光伏電池。 　　1998年 單晶硅光伏電池效率達(dá)25%。荷蘭政府提出“荷蘭百萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)光伏屋頂計(jì)劃”，到2020年完成。