太阳能电池,也称为光伏电池,是能量捕捉装置的名称。它吸收阳光并通过光伏效应将其转化为电能。这些细胞自诞生以来已经发生了巨大的进化,在过去几年中,这项技术取得了巨大的进步。
最简单的是,太阳能电池通过吸收阳光工作。光的光子进入面板,被某种半导体材料吸收。大多数现代的半导体都是由硅制成的,尽管其他物质也在作为半导体进行实验,以使其更具成本效益和环境友好性。然后,电子从主原子中释放出来,并像电一样自由移动。从太阳能电池,这些电能然后通过一个更大的阵列,在那里它变成直流电(DC),然后可以转换成交流电(AC)。。
光伏效应最早出现在19世纪初。在19世纪80年代,这一想法在第一块太阳能电池的制造中得到了实际应用,该电池由硒作为半导体制成。第一个是大约1%的效率,这意味着它能够捕获击中电池的总太阳能的1%。
1954年,贝尔实验室发现硅可以稍加修饰,使其具有难以置信的光敏性。这导致了光伏电池的现代革命,早期硅电池的效率约为6%。1958年,一颗名为“先锋1号”的卫星作为能源被发射升空。这使得卫星能够无限期地保持在地球同步轨道上,因为它不依赖有限的燃料。
在20世纪70年代和80年代,太阳能技术不断进步。到1988年,已经开始大规模生产效率为17%的产品,到本世纪末,由砷化镓和硅制成的产品的效率已经超过了20%。20世纪80年代末,一种新型技术也出现了,使用透镜将阳光集中到单个电池上。这种高能量密度使得当时的效率高达37%。
有三种主要的太阳能电池分类,称为“世代”,因为这项技术最初出现的时间。第一代细胞是大多数人想到这项技术时想到的。它们占世界太阳能电池的90%左右,理论最高效率约为33%。
第二代太阳能电池被设计成更便宜、更容易生产。使用电镀和气相沉积等技术,第二代产品可以相对便宜地批量生产。它们通常只是某种材料的薄膜,如非晶硅或碲化镉,以非常薄的薄片形式应用于陶瓷或玻璃等材料上。
第三代电池采用第二代技术,并试图大大提高其效率。这些都是尖端技术,尝试新的浓缩方法,使用额外的热量来增加产生的电压,以及其他技术来实现30%到60%范围内的目标效率。
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