太阳能光伏发电的由来和原理

优质回答：太阳能光伏发电系统是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，有独立运行和并网运行两种方式。独立运行的光伏发电系统需要有蓄电池作为储能装置，主要用于无电网的边远地区和人口分散地区，整个系统造价很高；在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网连接并网运行，省去蓄电池，不仅可以大幅度降低造价，而且具有更高的发电效率和更好的环保性能。太阳电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。　当光线照射太阳电池 太阳能光伏发电系统示例表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。　自从1954年第一块实用光伏电池问世以来，太阳光伏发电取得了长足的进步。但比计算机和光纤通讯的发展要慢得多。其原因可能是人们对信息的追求特别强烈，而常规能源还能满足人类对能源的需求。1973年的石油危机和90年代的环境污染问题大大促进了太阳光伏发电的发展。其发展过程简列如下： 　　1839年 法国科学家贝克勒尔发现“光生伏特效应”，即“光伏效应”。 　　1876年 亚当斯等在金属和硒片上发现固态光伏效应。 　　1883年 制成第一个“硒光电池”，用作敏感器件。 　　1930年 肖特基提出Cu2O势垒的“光伏效应”理论。同年，朗格首 并网型光伏发电系统设备防雷示意图次提 出用“光伏效应”制造“太阳电池”，使太阳能变成电能。 　　1931年 布鲁诺将铜化合物和硒银电极浸入电解液，在阳光下启动了一个电动机。 　　1932年 奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳电池。 　　1941年 奥尔在硅上发现光伏效应。 　　1954年 恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳电池，效率为6%。同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜太阳电池。 　　1955年 吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率优化设计。同年，第一个光电航标灯问世。美国RCA研究砷化镓太阳电池。 　　1957年 硅太阳电池效率达8%。 　　1958年 太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫星电源。 　　1959年 第一个多晶硅太阳电池问世，效率达5%。 　　1960年 硅太阳电池首次实现并网运行。 　　1962年 砷化镓太阳电池光电转换效率达13%。 　　1969年 薄膜硫化镉太阳电池效率达8%。 　　1972年 罗非斯基研制出紫光电池，效率达16%。 　　1972年 美国宇航公司背场电池问世。 　　1973年 砷化镓太阳电池效率达15%。 　　1974年 COMSAT研究所提出无反射绒面电池，硅太阳电池效率达18%。 　　1975年 非晶硅太阳电池问世。同年，带硅电池效率达6%~%。 　　1976年 多晶硅太阳电池效率达10%。 　　1978年 美国建成100kWp太阳地面光伏电站。 　　1980年 单晶硅太阳电池效率达20%，砷化镓电池达22.5%，多晶硅电池达14.5%，硫化镉电池达9.15%。 　　1983年 美国建成1MWp光伏电站；冶金硅（外延）电池效率达11.8%。 　　1986年 美国建成6.5MWp光伏电站。 　　1990年 德国提出“2000个光伏屋顶计划”，每个家庭的屋顶装3~5kWp光伏电池。 　　1995年 高效聚光砷化镓太阳电池效率达32%。 　　1997年 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划”，在2010年以前为100万户，每户安装3~5kWp。光伏电池。有太阳时光伏屋顶向电网供电，电表反转；无太阳时电网向家庭供电，电表正转。家庭只需交“净电费”。 　　1997年 日本“新阳光计划”提出到2010年生产43亿Wp光伏电池。 　　1997年 欧洲联盟计划到2010年生产37亿Wp光伏电池。 　　1998年 单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶计划”，到2020年完成。