太阳能电池为什么环保？

2024-10-31 10:17:55

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回答1：

1.古老而又年轻的太阳能

人类很早就认识到太阳能的重要作用，利用开发太阳能也成为今天能源紧张情况下一个不错的选择。目前，太阳能的利用在技术水平下分两大类：太阳能转换为热能和太阳能转换为电能。太阳能转化为热能是技术上最成熟的一种。太阳能具有取之不尽、用之不竭、清洁卫生等特点，它的利用关键在于如何使分散的随季节气候而变化的太阳能集中稳定地提供能量。太阳能不仅是古老的能源，也是一种理想的未来能源。

2.认识太阳能电池的结构

太阳能电池是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片，它只要一照到光，瞬间就可输出电压及电流。太阳能电池是把太阳能转化为电能的装置。一般的太阳能电池是用半导体材料制成的。最先制造成的太阳能电池是在硅单晶的小片上掺进一薄层硼，从而得到PN结。当日光照射到薄层上时，PN结两侧就形成电势差。因而从某种意义上讲一个太阳能电池就是一个光电二极管。

太阳能光电池（solar cell）简称为太阳能电池，或太阳电池，又可称为太阳能晶片，在中国称为硅晶片。单晶硅太阳能电池因其电转化率高，制造工艺成熟，可靠性好而首先被用于卫星等航天器。除单晶硅太阳能电池，还有其他类型的太阳能电池。其他类型太阳能电池又可分为薄膜太阳能电池和非薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池中，目前最有前景的是非晶硅太阳能电池，它对太阳光具有强烈的吸收能力，且只需1微米厚的非晶硅薄膜就足够了，这只相当于单晶硅太阳能电池所需硅片厚度的1/300。非薄膜太阳能电池中，较有前途的是砷化镓太阳能电池，它的光电转化率较高，而且可在较高温度下工作。

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的菁膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半导体PN结上，形成新的空穴—电子对。在PN结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由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原理。太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄式和非结晶系膜式（以下表示为a—）两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。按材料可分类为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机薄膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形（a—si：H，a—si：H：F，a—SixGel—x：H等）、ⅢV族（GaAs，InP）、ⅡVl族（Cds系）和磷化锌（Zn3P：）等。

3.太阳能电池发电原理

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应。当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴。这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成N型半导体。

同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成P型半导体。

N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。

当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。

4.并联式住宅太阳能发电系统

太阳能发电系统由太阳能发电模块构成。太阳能发电模块捕获太阳能并生成直流（DC）电。变换器（电力调节器）将直流电（DC）转换成交流电（AC），用以运行许多常用电器和设备。光电（太阳能电池）模块将太阳能转换成电能。

变换器（电力调节器）将光电模块产生的直流电转换成交流电并自动控制整个系统。

室内配电盘向家用电器输送适当的电负载。

太阳能集热器

太阳能集热器，是用来吸收太阳辐射使之转换为热能并传递给热介质的装置。常见的有平板型、真空管型和聚光型太阳能集热器。在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。