太阳能光伏如何发热,太阳能光伏发热的原理

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光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,但不涉及机械部件。


阳能光伏发电是一种利用光生伏特效应原理将光能转化成电能的发电技术,它具有无污染、无噪音、“用之不尽,取之不竭”等特点,是目前新能源发电中一种重要的形式。根据光伏发电系统的运行方式不同,可以分为三种,第一种是大中型并网光伏发电站,该光伏发电站输出高压与电网并联运行,一般建设在太阳能资源丰富和有闲置土地资源的地区,比如沙漠等;第二种是小型并网光伏发电系统,它输出低压与低压电网并联运行,一般小型并网光伏发电系统与建筑物结合,比如农村屋顶光伏发电系统等;第三种是独立运行的光伏发电系统,它不与电网并联,发出电后直接供给负荷或者通过蓄电池存储起来,比太阳能路灯。目前随着光伏发电技术越来越成熟,光伏电池发电效率得到了提高,同时光伏发电的成本有所降低。



光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源可以无处不在。


太阳能发电分光热发电和光伏发电。不论产销量、发展速度和发展前景、光热发电都赶不上光伏发电。可能因光伏发电普及较广而接触光热发电较少,通常民间所说的太阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电,简称光电。



光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。国产晶体硅电池效率在10至13%左右,国外同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。


拓展阅读


物体被太阳照射时间长了会发热,太阳能是如何转化为热能的?



太阳能是太阳内部发生核聚变反应释放出的核能,辐射到地球的能量。自诞生之日起,地球就一直在汲取着来自太阳的能量,而人类所需的大部分能量也都直接或间接的来自于太阳能。


煤炭、石油、天然气是动植物通过光合作用或其他生命活动将太阳能转化为生物质能储存在体内死后“埋藏”于地下,于千百年后为人类所用;水、空气、地面等世间万物吸收太阳能直接转化为热能,让人与自然共温暖。


那你有没有想过太阳能是如何转化为热能的呢?


太阳能的前世与今生


从太阳中心到四分之一太阳半径的巨大区域,是太阳的核反应区,那里的温度高达1500万摄氏度,压力相当于3000亿个大气压,每时每刻都在进行着核聚变反应,平均每秒钟有6亿吨的氢发生核聚变反应,生成5.96亿吨的氦,其余400万吨质量损失产生能量,根据爱因斯坦的质能方程 E=mc ,可计算出太阳每秒钟产生的能量。



其中约22亿分之一通过热辐射的形式传递到地球。


地球轨道上的平均太阳辐射强度为1396W/m ,这意味着如果把一平方米平面的太阳能全部吸收,可以达到1396W,可以带动1P半(一匹半)的空调。


地球赤道周长为40076千米,经过计算可得出地球获得的太阳能可达17300TW,也就是说太阳每秒钟到达地球的太阳能相当于500万吨煤完全燃烧产生的能量。



到达地球的太阳能通过千方百计转化为电能、风能、水能、生物质能、潮汐能等多种形式的能量。


只要频率对,能把光子吸收


光子电磁辐射的载体,以光速运动,具有质量、动量、能量。因此光子是太阳光线中携带能量的粒子,光子能量大小与光的振动频率有关,有如下关系:


按照光量子理论:光是由不连续的能量单元形成的能量流,一个能量单元称为光子,光子只能被整个吸收或发射。光的频率越大,光子的能量也就越大。


当光照射在某物体上时,从微观层面上,光子会与电子发生碰撞,将能量传给电子,使电子发生轨道跃迁,同时原子系统的振动也会加快,动能增大。



光子的频率越大,能量也就越大,动能增大的效果也就越明显。


温度是物体内分子间平动动能的一种表现形式。从分子运动论观点看,温度是物体分子运动平均动能的标志,温度是分子热运动的集体表现,含有统计意义。



分子运动愈快,即温度愈高,物体愈热;分子运动愈慢,即温度愈低,物体愈冷。


因此,物体从宏观上会表现出温度升高,此时此刻,太阳能从粒子层面上完成了与热能的转换。


值得指出的是,频率太大的光,如紫外线,由于频率太大,光子的能量也太大,会穿透原子,破坏分子、原子结构,并不会被吸收。



红外线的频率虽然小,但是红外线产生的热效应最明显,这正是因为红外线的频率低,能量小,只能穿过原子、分子的间隙,而不能直接穿透,因此红外线可使分子、原子振动加快,动能增加,宏观上表现出温度升高。



红外线对人体的好处


原子分子与光波发生共振,动能增大


太阳光的广义定义为来自太阳的所有频谱的电磁辐射,拥有较广的频率。作为电磁波的一种,光波是一种横波。



振动是粒子运动的一种形式,而谐振动可以看作是最简单的振动,有着振动频率。每一个原子、分子都可以看作是一个谐振子,发生谐振动,不同原子、分子有着不同的固有频率,由于太阳光的频谱较广,当光的频率与原子分子的固有频率相同或接近时,会是分子原子的振幅增大,动能也会增大,使分子原子在宏观上表现出温度增大。



来源:广东光达智慧能源 企鹅号,零下二百七十三度 企鹅号

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