太陽能解釋光伏和電力

光伏電池將陽光轉化為電能

光伏 (PV) 電池，通常稱為太陽能電池，是一種將太陽光直接轉化為電能的非機械裝置。一些光伏電池可以將人造光轉化為電能。

光子攜帶太陽能

陽光由光子或太陽能粒子組成。這些光子包含不同數量​​的能量，對應於不同的波長

A

電流的流動

每個帶負電荷的電子向電池前表面的運動會在電池的前表面和後表面之間產生電荷不平衡。這種不平衡反過來會產生電壓電位，例如電池的負極和正極。電池上的電導體吸收電子。當導體在電路中連接到外部負載（例如電池）時，電流會在電路中流動。

光伏系統的效率因光伏技術的類型而異

光伏電池將太陽光轉化為電能的效率因半導體材料和光伏電池技術的類型而異。商用光伏組件的效率在 20 世紀 80 年代中期平均不到 10%，到 2015 年增加到 15% 左右，而現在最先進的組件的效率接近 20%。用於空間衛星等利基市場的實驗光伏電池和光伏電池已實現近 50% 的效率。

光伏系統如何運作

光伏電池是光伏系統的基本組成部分。單個電池的尺寸可以從大約 0.5 英寸到大約 4 英寸不等。然而，一節電池只能產生 1 或 2 瓦的功率，這僅夠小用途使用，例如為計算器或手錶供電。

PV 電池電氣連接在封裝的、風雨密的 PV 模塊或面板中。光伏模塊的大小和它們可以產生的電量各不相同。 PV模塊的發電能力隨著模塊中電池的數量或模塊表面積的增加而增加。光伏組件可以分組連接形成光伏陣列。一個光伏陣列可以由兩個或數百個光伏組件組成。光伏陣列中連接的光伏組件數量決定了陣列可以產生的總電量。

光伏電池產生直流 (DC) 電。這種直流電可用於為電池充電，而電池又可為使用直流電的設備供電。在電力傳輸和分配系統中，幾乎所有電力都以交流電 (AC) 的形式供應。設備調用

光伏電池和組件在直接面向太陽時會產生最大的電量。光伏模塊和陣列可以使用跟踪系統來移動模塊以始終面向太陽，但這些系統很昂貴。大多數光伏系統的模塊都處於固定位置，模塊正對正南（在北半球 - 在南半球正北），並以優化系統物理和經濟性能的角度。

太陽能光伏電池被分組在面板（模塊）中，面板可以分組為不同大小的陣列以產生少量到大量的電力，例如為牲畜水的水泵供電，為家庭提供電力，或用於公用事業-規模發電。

來源：國家可再生能源實驗室（版權所有）

光伏系統的應用

最小的光伏系統為計算器和手錶供電。更大的系統可以提供電力來抽水、為通信設備供電、為單個家庭或企業供電，或者形成為成千上萬的電力消費者供電的大型陣列。

光伏系統的一些優點是

² 光伏系統可以在沒有配電系統（電力線）的地方供電，也可以向
• 光伏陣列可以快速安裝並且可以是任何尺寸。
• 位於建築物上的光伏系統對環境的影響很小。

來源：國家可再生能源實驗室（版權所有）

來源：國家可再生能源實驗室（版權所有）

光伏的歷史

第一個實用的光伏電池於 1954 年由貝爾電話公司的研究人員開發出來。從 20 世紀 50 年代後期開始，光伏電池被用於為美國太空衛星提供動力。到 20 世紀 70 年代後期，光伏電池板開始為偏遠地區或地區提供電力

美國能源信息署 (EIA) 估計，公用事業規模光伏電站的發電量從 2008 年的 7600 萬千瓦時 (kWh) 增加到 2019 年的 690 億千瓦時。公用事業規模的發電廠至少有 1000 千瓦（或一兆瓦）的發電量。 EIA 估計，2019 年小型並網光伏系統產生的電量為 330 億千瓦時，高於 2014 年的 110 億千瓦時。小型光伏系統是指發電能力不足 1 兆瓦的系統。大多數位於建築物上，有時被稱為