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    如果你告訴普通人只有三十年前,留在陽光下的黑色面板會為家庭和企業(yè)帶來大量的電力,較有可能的反應將是一種居高臨下的笑容。幸運的是,從太陽獲取能量的技術(shù) - 在一小時內(nèi)在地球表面照射足夠的光線,為整個世界的能量提供一整年的能量 - 已經(jīng)大大改善,以至于對于許多房主來說,在他們的太陽能電池板上安裝太陽能電池板要便宜得多。屋頂比使用網(wǎng)格。
    *一個太陽能電池由Charles Fritts于19世紀80年代建造,轉(zhuǎn)換效率僅為1%。但是今天市場上較有效的商用太陽能電池板的效率等級高達 22.5%,而大多數(shù)電池板的效率等級為12%至16%。然而,在多結(jié)光伏(PV)電池從多個不同光譜中獲取能量的情況下,太陽能效率可以攀升**達46%的額定效率。
    如果這一切聽起來有些熟悉,那是因為工廠已經(jīng)利用來自太陽的數(shù)億年的能源。但是,盡管這兩個過程都從太陽光中獲取能量,但它們以不同的方式使用這些能量 植物將太陽的能量轉(zhuǎn)化為化學能,而太陽能電池則產(chǎn)生電能。這引出了一個重要問題:太陽能電池板如何工作?
    太陽能電池板如何工作
    
    
    當光子將電子從材料中分離出來時,太陽能電池板會發(fā)電。實際上,太陽能電池板由一系列稱為光伏電池的較小單元組成,這些單元實際上將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。典型的太陽能電池板還包括金屬框架,玻璃外殼和各種布線,以允許電流從硅電池流出。由于太陽能電池板會產(chǎn)生直流電,因此還需要一臺逆變器讓您在家中使用電力。
    在物理學方面,太陽能是基于光伏效應(照片意為“光”和伏特意義“電”),其中兩種不同的材料緊密接觸在受到光或其他輻射能量撞擊時產(chǎn)生電壓。在太陽能中,這些材料屬于稱為半導體的類別 - 既不是導體也不是允許電子在某些條件下流動的電絕緣體。太陽能行業(yè)中較常用的半導體是硅。
    半導體可以是兩種類型中的一種:P和N.每個太陽能電池將這些半導體中的兩個夾在中間,一層是P型,一層是N型(看起來很像電池)。
    P型半導體傾向于拾取小的正電荷,而N型的半導體具有負電荷。通常,半導體材料摻雜有雜質(zhì),使得它們較容易供給或接受電子,因為諸如硅或鍺的晶體通常不允許電子從原子自由移動。這與電池的一個電極相對于另一個電極的負電壓非常相似。
    它是PN結(jié),電子可以自由地從一側(cè)穿過另一側(cè),但不是相反的方向。想象一座小山 - 電子很容易從山上下來(到N側(cè)),但不能爬到它(到P側(cè))。
    每個具有足夠能量的光子通常會釋放一個電子,從而形成一個“洞”。然后電場將使電子遷移到N側(cè),并使空穴遷移到P側(cè)。
    當通過消耗從入射光接收的能量將電子提升到激發(fā)態(tài)時,會發(fā)生這種情況。如果不是形成結(jié)的材料,自由電子較終會回落到基態(tài)。并且因為電子僅允許在單一方向**動 - 從N型到P型 - 光伏效應產(chǎn)生直流電。該電流與電池的電壓一起定義了太陽能電池可以產(chǎn)生的功率(或瓦特數(shù))。
    未來
    根據(jù) 國際能源協(xié)會(IEA)的數(shù)據(jù),2016年光伏太陽能發(fā)電的增長速度**過任何其他能源。該組織估計未來四年將增加的太陽能發(fā)電量將**過任何其他類型的可再生能源,包括風能和水電。
    大部分需求來自中國,盡管已經(jīng)**過了2020年的太陽能發(fā)電目標,但預計到現(xiàn)在和2022年之間,中國將增加**新太陽能電池板的40%。隨著印度,日本等其他國家的發(fā)展,國際能源機構(gòu)估計,到2022年,**光伏累計產(chǎn)能將增加兩倍,達到880吉瓦。這相當于**煤電能力的一半,這需要80年的時間才能建成。這也意味著在未來五年內(nèi),每小時將安裝大約70,000個新太陽能電池板 - 足以每天覆蓋1,000個足球場。
    

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