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太陽能是地球上絕大部分能源之“源”。但是，人類只利用了太陽能中極少的一部分

2017-10-27 08:34:47 · 工業(yè)電器網(wǎng) 閱讀：344
太陽能是地球上絕大部分能源之“源”。但是，人類只利用了太陽能中極少的一部分

太陽能是地球上絕大部分能源之“源”。但是，人類只利用了太陽能中極少的一部分。要想將太陽饋贈的“禮物”變得更有用，最好的辦法就是將它轉(zhuǎn)變成更便于利用的有效形式，比如人們?nèi)粘Ｉ钪须x不開的電。


利用太陽光來發(fā)電有兩類方式：一類是太陽光直接發(fā)電，叫作太陽能光伏發(fā)電；另一類是太陽光間接發(fā)電，又叫太陽能光熱發(fā)電。


在太陽能光熱發(fā)電中，有一種稱為聚光太陽能發(fā)電（簡稱CSP）的技術(shù)，即先用拋物鏡將陽光聚集到充滿合成油的吸熱管上，等到合成油被陽光加熱到約400℃時，再將熱油輸送至熱交換器里，通過熱交換器加熱循環(huán)水，產(chǎn)生水蒸氣，推動渦輪轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。太陽能光熱發(fā)電與常規(guī)火力發(fā)電原理是類似的，只是熱能不是來自煤炭的燃燒，而是來自太陽光，因此非常潔凈。


太陽能光熱發(fā)電

與太陽能光熱發(fā)電不同，光伏發(fā)電直接將陽光轉(zhuǎn)變成電?？茖W家發(fā)現(xiàn)了一種能吸收陽光產(chǎn)生電能的半導體材料，它的這種特殊本領(lǐng)稱為光伏效應(yīng)。


光伏效應(yīng)涉及兩個最基本的過程，一個是電子—空穴對的產(chǎn)生，另一個是電子—空穴對的分離。


物質(zhì)是由分子構(gòu)成的，分子是由原子構(gòu)成的，原子里有電子。半導體也是一種物質(zhì)，它里面也有電子。當半導體中的電子吸收陽光后，獲得能量，變得異?！芭d奮”，就從低能量態(tài)“躍”到高能量態(tài)。由于電子的離開，在低能量態(tài)的位置就留下了電子的一個“空座位”，科學家給這個空座位起名叫作“空穴”。因為電子帶負電荷，所以空穴就帶正電荷。這就是電子—空穴對的產(chǎn)生。


太陽能熱發(fā)電廠

如果往水里加一點糖，就會變成糖水，加一點鹽就會變成鹽水。同樣，如果在半導體里摻入兩種不同的物質(zhì)，例如加一點磷或者硼，半導體也會變成兩種“味道”不同的半導體，一種稱為n型半導體，另一種則叫p型半導體。如果把n型半導體和p型半導體接觸在一起，界面上就會形成pn結(jié)。pn結(jié)界面上跨越著內(nèi)建電場，能夠?qū)㈦娮印昭▽Ψ蛛x，指揮所有電子到n型半導體這邊“集合”，空穴則到p型半導體那邊“集合”。這就是電子—空穴對的分離。


半導體中的電子在吸收陽光、獲得能量后，便離開“座位”，產(chǎn)生了電子—空穴對。pn結(jié)中的內(nèi)建電場將這些電子—空穴對分離，所有帶負電荷的電子聚集在一邊，而帶正電荷的空穴聚集在另一邊。在兩邊裝上電極就構(gòu)成了一個電池，這種電池就叫光伏電池或者叫太陽能電池。這就是陽光直接變成電的過程。


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