太阳能光发电包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。而光伏发电是当今太阳光发电的主流,拥有多种电池组件和形式,其中包括:晶体硅片电池、薄膜电池、高效多结电池、第三代太阳能电池以及光伏发电系统平衡的组件。

1.晶体硅片电池

晶体硅片电池被称为第一代太阳能电池。纯硅含有极少量的诸如硼和磷之类的元素。这些元素分别形成空穴型半导体和电子型半导体,而这两种半导体一旦接触将会产生内置电场。正是因为这种电场的存在,半导体装置就会释放出大量电子,电子通过晶体硅片电池将光能转换成电能。在实验室里测出单晶硅太阳能电池的最高转换效率为23%,而规模生产的单晶硅太阳能电池转换效率只有15%。

2.薄膜型太阳电池

第二代太阳能电池是继晶体硅片电池之后发展起来的薄膜型太阳电池,主要有硅基薄膜型太阳电池、化合物半导体薄膜型太阳电池、染料敏化TiO2太阳电池等,若按衬底分,其又分为硬衬底 和柔性衬底两大类薄膜型太阳电池。

3.高效多结电池

第二代太阳电池的另一种类型是高效多结电池,其主要采用《元素周期表》中第三价和第五价元素的化合物。这种多结电池的结构为:从底至上,分别为锗、磷化铟、砷化镓三层结构。高效多结电池的这种结构,可使光电转换率达到40%。但因第三价和第五价元素的材料生产成本居高不下,所以高效多结电池的应用范围受到较大限制。

4.第三代太阳能电池

目前,科学家们正致力于第三代太阳能电池的研发和探索。一种趋向是研发转换效率非常高的太阳能电池,但会大幅度增加生产成本。目前太阳能电池转换效率处于领先水平的磷化铟、砷化镓多结电池也只有40.8%。另一种趋向是研发生产成本较低的电池,虽然降低了生产成本,但其太阳能电池转换效率也较低。

5.光伏发电的系统平衡

光伏发电的系统平衡不仅涉及太阳能光伏电池,还涉及其他所有光伏系统的组件。太阳能光伏电池组件需要框架结构的支撑,以保持其朝向太阳,并防止户外如风雪等复 杂天气的影响。光伏发电系统将太阳光转换成电能,若需将直流电转换成交流电,就需在系统中安装逆变器,就会使转换效率下降5%～10%。而逆变器也是整个发电系统中的关键部件。不过,提高太阳能发电系统的转换效率,还可以通过在太阳能电池组件上安装跟踪器得以提高。

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