在我们的日常生活中，能源可谓无处不在。过去，煤、石油、天然气作为传统型主流能源一直服务人类的衣食住行，而随着环境的污染及不可再生能源的紧缺，以燃料乙醇、生物柴油、风能和太阳能等为主新能源正逐渐成为重要的替代能源，20世纪90年代以来，风能发电和太阳能发电的年均增长率在30％以上。



今天，我们就一起探讨和学习一下作为当前最热门的清洁能源，太阳能发电究竟是如何工作的？

太阳能发电也称为“光伏”，在百度百科的解释中，光伏（Photovoltaic）是太阳能光伏发电系统（Solar power system）的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行（离网运行）和并网运行两种方式。



那么，想要了解太阳能发电首先要搞清楚为什么太阳能可以发电，它究竟是通过什么来发电的？

早在1839年，法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现，光照能够使得半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。

1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。太阳电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应，就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。即当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压，使PN结短路，就会产生电流。

因此，简单来说，光伏发电就是利用太阳能电池板将阳光转换成电能，也就是俗称的太阳能发电。

后，光伏的生产及应用便开始逐渐成熟直至如今的商业化及生活化。那么一整套太阳能发电系统主要由哪些部件组成的呢？

1. 太阳能电池组件

光伏组件（俗称太阳能电池板）由太阳能电池片（整片的两种规格125*125mm、156*156mm、124*124mm等）或由激光切割机机或钢线切割机切割开的不同规格的太阳能电池组合在一起构成。

太阳能电池片的主要构成为硅料，硅从沙子中提取，经过加工得到电池片，电池片主要分为晶硅类和非晶硅类，其中晶硅类电池片又可以分为单晶电池片和多晶电池片。

之后将太阳能电池片封装在一个不锈钢、铝或其他非金属边框上，安装好上面的玻璃及背面的背板、充入氮气、密封就得到了整体组件，也就是光伏组件或说是太阳电池组件。



2. 逆变器

逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成交流电（一般为220V,50Hz正弦波）。它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

通常，把将交流电能变换成直流电能的过程称为整流，把完成整流功能的电路称为整流电路，把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应，把将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，把完成逆变功能的电路称为逆变电路，把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器。

简单来说，逆变器的作用就是将太阳能照射在电池板上的直流电转化成我们日常生活中所能使用的交流电。



根据太阳能发电系统的不同形式，所需要的组成部分也不同，比如独立光伏发电系统（俗称离网系统）主要组成部分有光伏阵列、蓄电池组、逆变器、监控系统、负载；并网光伏发电系统主要组成部分有光伏阵列、并网逆变器、公共电网、监控系统；分布式光伏发电系统主要组成部分有光伏阵列、直流汇流箱、直流配电柜、并网逆变器、交流配电柜、负载、公共电网、监控系统。

图示为并网光伏发电系统

01. 太阳能组件、02.逆变器、03.支架系统、04.监控系统



由此我们便可以了解太阳能发电的原理就是利用这样一套系统进行发电。目前在地面、屋顶、太空卫星、渔业等很多地方有所运用。