科(kē)普 | “双碳”目标进行时 光伏发電(diàn)正当时 |
发布时间:2023-05-26被阅次数:2481 来源: |
![]() 近年来,随着科(kē)技的创新(xīn)与发展,光伏逐渐走入大众视野。但若提及光伏究竟指什么,它如何发電(diàn),与我们的生活又(yòu)有(yǒu)哪些关联,相信很(hěn)多(duō)人都并不了解。今天就带大家一起详细了解光伏发電(diàn)。 什么是光伏发電(diàn)?
1839年 法國(guó)物(wù)理(lǐ)學(xué)家A.E.贝克勒尔意外发现 用(yòng)两片金属浸入溶液构成的伏特電(diàn)池 在受到阳光照射时会产生额外的伏特電(diàn)势 这就是光生伏特效应 后来人们利用(yòng)这个原理(lǐ) 制造出了可(kě)以发電(diàn)的太阳能(néng)電(diàn)池
我们知道 想要通電(diàn),首先得满足两个条件 1、有(yǒu)足够的自由電(diàn)子 2、这些電(diàn)子得定向移动
太阳能(néng)電(diàn)池 是由两块硅板组合构成 ![]() 電(diàn)池為(wèi)什么長(cháng)这样?
原子是由原子核和電(diàn)子构成的 而電(diàn)子会分(fēn)好几层围绕着核转 人们发现 通常最外层要有(yǒu)八个電(diàn)子 原子才会比较稳定 但多(duō)数原子却达不到八个 ![]() 比如说:硅原子 硅原子最外层電(diàn)子数只有(yǒu)四个 因此不太稳定 注:动画小(xiǎo)狗比喻電(diàn)子 為(wèi)保持稳定就必须再找四个電(diàn)子 可(kě)多(duō)出来的電(diàn)子从哪来呢(ne)? 没错,再找一个硅原子凑在一起
这样每个核周围都有(yǒu)八个電(diàn)子 非常稳定 ![]() 这就是普通硅板的结构 但这里的電(diàn)子: 一不自由,二不定向移动
怎么通電(diàn)呢(ne)?
我们可(kě)以在一块硅板里加点磷 因為(wèi)磷的最外层有(yǒu)五个電(diàn)子 比硅多(duō)一个 ![]() 磷和硅加在一起 这块硅板就会多(duō)出很(hěn)多(duō)自由電(diàn)子 这种板也叫N型硅板 另一块硅板则加点硼 硼最外层有(yǒu)三个電(diàn)子 比硅少一个 每个硼都少一个電(diàn)子 硼和硅加在一起 这块硅板就会多(duō)出很(hěn)多(duō)“空位” 这种板也叫P型硅板
電(diàn)子就有(yǒu)了生命 “运气好”的電(diàn)子迅速占位 形成了中间部分(fēn)—— 既没有(yǒu)自由電(diàn)子
也没有(yǒu)空位的稳定區(qū)域 磷的電(diàn)子跑到了硼那里
它们各自开始带電(diàn) 有(yǒu)正有(yǒu)负 于是在中间就形成了電(diàn)场 所以对于外面的電(diàn)子来说 就会受到一个来自電(diàn)场的力
不让它们继续钻“空子” 中间的部分(fēn)好比一个结界 所以也叫PN结
而電(diàn)池在不工作时 就稳定在这种状态 这个電(diàn)场力便是電(diàn)子定向移动的关键
電(diàn)池如何工作? 吸收太阳后的N型硅板 顿时“热闹”起来 因為(wèi)PN结处产生的電(diàn)势差 除了自由的電(diàn)子 原来稳定的電(diàn)子 也会离开原位,开始定向移动
電(diàn)子“空位”由P极區(qū)往N极區(qū)移动 而電(diàn)子由N极區(qū)向P极區(qū)移动
这样也就形成了電(diàn)流
总而言之,“光伏”是一种利用(yòng)半导體(tǐ)材料的“光生伏特效应”,是将光能(néng)转化為(wèi)電(diàn)能(néng),从而為(wèi)人类生活、生产提供電(diàn)力的新(xīn)型发電(diàn)方式。 目前,光伏发電(diàn)已经应用(yòng)于交通、建筑、农业、乡村、電(diàn)站、通信、医院、學(xué)校等场景,与我们的生活息息相关。 广泛性 太阳光照射地球表面,不限地域,无论陆地、海洋、高山(shān)或是平地,都可(kě)以开发利用(yòng),虽然照射时间和强度不同,但其分(fēn)布广泛,不会因為(wèi)地域或天气等原因无法获取。
◾ 无限性和可(kě)持续性 根据目前太阳产生的核能(néng)速率估算,氢的贮量足够维持上百亿年。在生态污染愈加严峻的今天,太阳能(néng)资源取之不尽用(yòng)之不竭,是一种真正可(kě)再生的清洁能(néng)源。
◾ 安装地点灵活
建筑物(wù)的屋顶开阔,拥有(yǒu)不受建筑物(wù)朝向影响、接受光照时间長(cháng)、最大程度避免阴影干扰等优势。光伏发電(diàn)不仅能(néng)够安装在住宅设施屋顶上,也能(néng)够安装在工业规模的设施中,通过太阳能(néng)发電(diàn)获取電(diàn)能(néng)来满足建筑物(wù)内的用(yòng)電(diàn)需求。在乡村振兴领域,屋顶分(fēn)布式光伏技术的发展也可(kě)有(yǒu)效解决县域地區(qū)的用(yòng)電(diàn)问题。 ◾ 绿色环保 光伏发電(diàn)本身不消耗燃料,不排放包括温室气體(tǐ)和其他(tā)废气在内的任何物(wù)质,不污染空气,不产生噪声。
◾ 提高國(guó)家能(néng)源稳定性 通过光伏发電(diàn),人们可(kě)以减少对化石燃料发電(diàn)的依赖,有(yǒu)效避免能(néng)源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,从而提高國(guó)家能(néng)源安全性。
◾ 运维成本低 光伏发電(diàn)无机械传动部件,运行稳定可(kě)靠。一套光伏发電(diàn)系统只要有(yǒu)太阳能(néng)電(diàn)池组件就能(néng)发電(diàn),加之自动控制技术的广泛运用(yòng),基本上可(kě)实现无人值守,维护成本低。
光伏发電(diàn)在实现“双碳” 战略目标中的地位是什么?
结 语 随着全球能(néng)源匮乏和环境污染问题日益加重,“碳中和”已逐步成為(wèi)全球共识。截止2021年年底,全球已有(yǒu)136个國(guó)家提出了“碳中和”承诺,这一范围覆盖了全球88%的二氧化碳排放、90%的GDP和85%的人口。
光伏发電(diàn)的出现将世界能(néng)源产业从资源属性转变為(wèi)制造属性,从全球能(néng)源革命的历史周期来看,主导能(néng)源革命的國(guó)家将成為(wèi)最具有(yǒu)经济活力的经济體(tǐ)。中國(guó)光伏产业军团,也将是实现中國(guó)“双碳”目标的有(yǒu)力抓手。
资料来源:光伏門、索比光伏网、果壳等
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