太阳能电池越来越普及了。不仅设置简单,不需要维修和定期检查,而且日本还有家庭用不完的电可以卖给政府等鼓励政策。
◎太阳能电池的结构
1个太阳能电池是1片约为12厘米大小的黑色玻璃板样式的东西。几块这样的板子排列在一起的平板叫作模组,几个模组排列在一起就是太阳能电池的发电系统。当太阳光照射到玻璃板上时会产生电,电极处会有电流流动。1个太阳能电池的电动势约0.5伏。
家庭用的太阳能电池用的是硅,因此也被称为硅太阳能电池。构造如图10?7所示,仅仅是透明电极和金属电极之间夹了2片半导体(N型半导体、P型半导体),没有可以活动的部件。2种半导体都是硅中混合了少量的不纯物,一般称为掺杂半导体。
太阳光照射到透明电极上,穿过轻薄又透明的N型半导体层,到达PN结。此时,此处的电子接收到太阳光能开始运动,穿过N型半导体层到达透明电极层。之后经由外部回路到达金属电极层,穿过P型半导体层后返回,流经外部回路的电子相当于电流。
图10-7 硅太阳能电池构造
◎太阳能电池的优缺点
太阳能电池性能优越,但也不全都是优点,也有缺点,我们分别来看看太阳能电池的优缺点。
优点
①不需要维修和定期检查:太阳能电池没有可以活动的部件,也没有消耗品部件,因此不会发生故障,基本不需要维修和定期检查。
②可以自产自销:可以直接把发电部分和消耗电量的部分连接在一起。例如,可以用太阳能电池做路灯的灯罩,这样发电和亮灯系统可以一体化。孤岛的灯塔如果用太阳能电池的话,无需人进行其他操作,灯塔也可以持续照明。
③不需要输送电的设备:同②一样,太阳能无需在远方发电,因此也就不需要输送电力。不需要输电线路,电力也不会产生运输损耗。
缺点
①价格高。
②转换效率低。
太阳能电池最致命的缺点当属价格高。虽然硅在地壳中的含量很高,没有资源枯竭的担心。但太阳能电池用硅对纯净度有要求,纯净度高达99.99999%。为了满足该纯净度,需要大量的工厂设备和电能,价格自然高。
此外,太阳光中的光能转换为电能的转换效率也存在问题。现在的转换效率一般是15%~20%,如何把转换率提高到50%,这一课题目前在被大量研究。[1]
[1]可再生能源中,水力发电的转换效率(发电效率)最高,高达80%,其次是风力发电,约为25%,地热发电约为8%,生物发电仅有1%。