科普 | “雙碳”目標(biāo)進(jìn)行時(shí) 光伏發(fā)電正當(dāng)時(shí) |
| 發(fā)布時(shí)間：2023-05-26被閱次數(shù)：2977 來源： |
.jpg) 近年來，隨著科技的創(chuàng)新與發(fā)展，光伏逐漸走入大眾視野。但若提及光伏究竟指什么，它如何發(fā)電，與我們的生活又有哪些關(guān)聯(lián)，相信很多人都并不了解。今天就帶大家一起詳細(xì)了解光伏發(fā)電。 什么是光伏發(fā)電？
1839年 法國物理學(xué)家A.E.貝克勒爾意外發(fā)現(xiàn) 用兩片金屬浸入溶液構(gòu)成的伏特電池 在受到陽光照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外的伏特電勢 這就是光生伏特效應(yīng) ' fill='%23FFFFFF'%3E%3Crect x='249' y='126' width='1' height='1'%3E%3C/rect%3E%3C/g%3E%3C/g%3E%3C/svg%3E) 后來人們利用這個(gè)原理 制造出了可以發(fā)電的太陽能電池
我們知道 想要通電，首先得滿足兩個(gè)條件 1、有足夠的自由電子 2、這些電子得定向移動(dòng)
太陽能電池 是由兩塊硅板組合構(gòu)成 .jpg) 電池為什么長這樣？
原子是由原子核和電子構(gòu)成的 而電子會(huì)分好幾層圍繞著核轉(zhuǎn) 人們發(fā)現(xiàn) 通常最外層要有八個(gè)電子 原子才會(huì)比較穩(wěn)定 但多數(shù)原子卻達(dá)不到八個(gè) .jpg) 比如說：硅原子 硅原子最外層電子數(shù)只有四個(gè) 因此不太穩(wěn)定 注：動(dòng)畫小狗比喻電子 為保持穩(wěn)定就必須再找四個(gè)電子 可多出來的電子從哪來呢？ 沒錯(cuò)，再找一個(gè)硅原子湊在一起
這樣每個(gè)核周圍都有八個(gè)電子 非常穩(wěn)定 .png) 這就是普通硅板的結(jié)構(gòu) 但這里的電子： 一不自由，二不定向移動(dòng)
怎么通電呢？
我們可以在一塊硅板里加點(diǎn)磷 因?yàn)榱椎淖钔鈱佑?strong style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">五個(gè)電子 比硅多一個(gè) .png) 磷和硅加在一起 這塊硅板就會(huì)多出很多自由電子 這種板也叫N型硅板 另一塊硅板則加點(diǎn)硼 硼最外層有三個(gè)電子 比硅少一個(gè)
每個(gè)硼都少一個(gè)電子 硼和硅加在一起 這塊硅板就會(huì)多出很多“空位” 這種板也叫P型硅板
電子就有了生命 “運(yùn)氣好”的電子迅速占位 形成了中間部分—— 既沒有自由電子
也沒有空位的穩(wěn)定區(qū)域 磷的電子跑到了硼那里
它們各自開始帶電 有正有負(fù) 于是在中間就形成了電場 所以對于外面的電子來說 就會(huì)受到一個(gè)來自電場的力
不讓它們繼續(xù)鉆“空子” 中間的部分好比一個(gè)結(jié)界 所以也叫PN結(jié)
而電池在不工作時(shí) 就穩(wěn)定在這種狀態(tài) 這個(gè)電場力便是電子定向移動(dòng)的關(guān)鍵
電池如何工作？ 吸收太陽后的N型硅板 頓時(shí)“熱鬧”起來 因?yàn)镻N結(jié)處產(chǎn)生的電勢差 除了自由的電子 原來穩(wěn)定的電子 也會(huì)離開原位，開始定向移動(dòng)
電子“空位”由P極區(qū)往N極區(qū)移動(dòng) 而電子由N極區(qū)向P極區(qū)移動(dòng)
這樣也就形成了電流
總而言之，“光伏”是一種利用半導(dǎo)體材料的“光生伏特效應(yīng)”，是將光能轉(zhuǎn)化為電能，從而為人類生活、生產(chǎn)提供電力的新型發(fā)電方式。 目前，光伏發(fā)電已經(jīng)應(yīng)用于交通、建筑、農(nóng)業(yè)、鄉(xiāng)村、電站、通信、醫(yī)院、學(xué)校等場景，與我們的生活息息相關(guān)。 廣泛性 太陽光照射地球表面，不限地域，無論陸地、海洋、高山或是平地，都可以開發(fā)利用，雖然照射時(shí)間和強(qiáng)度不同，但其分布廣泛，不會(huì)因?yàn)榈赜蚧蛱鞖獾仍驘o法獲取。
? 無限性和可持續(xù)性 根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年。在生態(tài)污染愈加嚴(yán)峻的今天，太陽能資源取之不盡用之不竭，是一種真正可再生的清潔能源。
? 安裝地點(diǎn)靈活
建筑物的屋頂開闊，擁有不受建筑物朝向影響、接受光照時(shí)間長、最大程度避免陰影干擾等優(yōu)勢。光伏發(fā)電不僅能夠安裝在住宅設(shè)施屋頂上，也能夠安裝在工業(yè)規(guī)模的設(shè)施中，通過太陽能發(fā)電獲取電能來滿足建筑物內(nèi)的用電需求。在鄉(xiāng)村振興領(lǐng)域，屋頂分布式光伏技術(shù)的發(fā)展也可有效解決縣域地區(qū)的用電問題。
? 綠色環(huán)保 光伏發(fā)電本身不消耗燃料，不排放包括溫室氣體和其他廢氣在內(nèi)的任何物質(zhì)，不污染空氣，不產(chǎn)生噪聲。
? 提高國家能源穩(wěn)定性 通過光伏發(fā)電，人們可以減少對化石燃料發(fā)電的依賴，有效避免能源危機(jī)或燃料市場不穩(wěn)定而造成的沖擊，從而提高國家能源安全性。
? 運(yùn)維成本低 光伏發(fā)電無機(jī)械傳動(dòng)部件，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。一套光伏發(fā)電系統(tǒng)只要有太陽能電池組件就能發(fā)電，加之自動(dòng)控制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，基本上可實(shí)現(xiàn)無人值守，維護(hù)成本低。
光伏發(fā)電在實(shí)現(xiàn)“雙碳” 戰(zhàn)略目標(biāo)中的地位是什么？
結(jié) 語 隨著全球能源匱乏和環(huán)境污染問題日益加重，“碳中和”已逐步成為全球共識(shí)。截止2021年年底，全球已有136個(gè)國家提出了“碳中和”承諾，這一范圍覆蓋了全球88%的二氧化碳排放、90%的GDP和85%的人口。
光伏發(fā)電的出現(xiàn)將世界能源產(chǎn)業(yè)從資源屬性轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞂傩?，從全球能源革命的歷史周期來看，主導(dǎo)能源革命的國家將成為最具有經(jīng)濟(jì)活力的經(jīng)濟(jì)體。中國光伏產(chǎn)業(yè)軍團(tuán)，也將是實(shí)現(xiàn)中國“雙碳”目標(biāo)的有力抓手。
資料來源：光伏門、索比光伏網(wǎng)、果殼等
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