光伏（PV）是利用表現出光伏效應的半導體材料將光轉化為電能，這種現象在物理學，光化學和電化學中都有研究。

光伏已成為具有高太陽能潛力的地區中最便宜的電力來源，2020年的價格競標價格低至0.01567美元/ 千瓦時。面板價格在十年內下降了10倍。這種競爭力為全球向可持續能源的過渡開辟了道路，這將有助于緩解全球變暖。如果碳排放量保持在當前水平，將在2028年升溫達到1.5度。

將PV用作主要能源需要能量存儲系統或通過高壓直流電源線進行全球分配，從而導致額外成本。

光伏系統采用的太陽能電池組件，每一個包括多個太陽能電池。光伏設備可以是地面安裝，屋頂安裝，壁掛安裝或浮動安裝。既可以用固定架固定，也可以使用太陽能跟蹤器跟蹤天空中的太陽。

太陽能光伏發電具有特定的優勢：安裝后，其運行不會產生污染，也不會產生溫室氣體排放，在電力需求方面顯示出簡單的可擴展性，并且地殼中的硅具有很大的可用性。

自1990年代以來，光伏系統就長期用于特殊應用中，例如獨立安裝，并網光伏系統已開始使用。光伏組件于2000年首次批量生產，當時德國環保主義者和Eurosolar組織獲得了政府資助的一萬個屋頂計劃。

技術的進步和制造規模的增加都降低了成本，提高了可靠性，并提高了光伏裝置的效率。例如對太陽能發電的優惠上網電價，已為許多國家的太陽能光伏裝置提供了支持?，F在有100多個國家使用太陽能光伏。

太陽能電池類型：單晶和多晶

今天使用的太陽能電池主要有兩種類型：單晶和多晶。盡管還有其他制造太陽能電池的方法（例如薄膜電池或有機電池），但單晶和多晶太陽能電池是迄今為止最常見的住宅和商業的選擇。

單晶太陽能電池中，通過元素的單晶體硅制成。另一方面，多晶電池是通過將許多硅晶體碎片融化在一起制成的。這導致了單電池和多電池之間的兩個關鍵區別。在效率方面通常，單晶太陽能電池要比多晶太陽能電池高。這是由于使用了單個的對齊的硅晶體，從而使通過光伏效應產生的電子更容易流動。多晶電池具有沿許多不同方向排列的硅碎片，這使得電流流動稍微困難一些。但是，用多晶太陽能電池制成的太陽能電池板通常比單晶選項便宜。這是因為用于多晶電池的制造工藝更簡單并且需要更少的專門工藝。

光伏太陽能電池如何發電？

光伏電池通過光伏效應吸收日光并產生流動的電能。該過程根據太陽能技術的類型而有所不同，但是在所有太陽能光伏電池中有一些通用的步驟。

步驟1：光被PV電池吸收，并使電子散落

首先，太陽光射到光伏電池上，并被其制成的半導體材料（通常是硅）吸收。傳入的光能導致硅中的電子被打散，最終將成為您在家中可以使用的太陽能。

步驟2：電子開始流動，產生電流

光伏電池中使用兩層硅，每一層都經過特殊處理或“摻雜”以產生電場，這意味著一側具有凈正電荷，而一側具有凈負電荷。該電場使松散的電子沿一個方向流過太陽能電池，從而產生電流。

步驟3：捕獲電流并將其與其他太陽能電池合并

一旦松散的電子產生電流，每個太陽能電池側面的金屬板就會收集這些電子并將其轉移到電線上。此時，電子可以作為電流通過電線流到太陽能逆變器，然后流到整個家庭。

許多光伏電池共同為您的房屋提供太陽能

光伏電池本身不能產生足夠的可用電能。為了產生家庭可能需要的能量，將眾多太陽能電池連接在一起以創建太陽能電池板，將其成組安裝以形成太陽能系統。一個典型的帶有60個光伏電池的住宅太陽能電池板可能產生220瓦至400瓦以上的功率。

光伏發電優點

太陽能電池產生的電力干凈而安靜。由于光伏系統不使用陽光以外的燃料，因此不會將任何有害的空氣或水污染釋放到環境中，不會消耗自然資源，也不會危害動物或人類健康。

光伏系統安靜且視覺上不引人注目。

小型太陽能發電廠可以利用現有建筑物屋頂上未使用的空間。

PV電池最初是為在太空中使用而開發的，維修費用非常昂貴。即使價格昂貴，光伏仍然為幾乎環繞地球的每顆衛星供電，因為它可以長時間可靠地運行，幾乎不需要維護。

太陽能是一種本地可再生資源。它不需要從該國其他地區或世界各地進口。這減少了與運輸相關的環境影響，也減少了我們對進口石油的依賴。而且，與開采和收獲的燃料不同，當我們使用太陽能發電時，我們不會消耗或改變資源。

可以根據能源需求將PV系統構建為任意大小。此外，如果光伏系統的所有者的能源需求發生變化，則可以對其進行放大或移動。例如，隨著房屋的能源使用量和財務資源的增長，房主可以每隔幾年添加一次模塊。牧場主可以使用移動式安裝在拖車上的抽水系統在牲畜轉入不同田地時給牲畜澆水。

光伏發電缺點

PV生產過程中使用了一些有毒化學物質，例如鎘和砷。這些環境影響很小，可以通過回收和適當處置輕松控制。

太陽能的生產要比常規能源貴一些，一部分原因是制造PV設備的成本，另一部分取決于由于設備的轉換效率。隨著轉化效率的不斷提高和制造成本的不斷降低，PV與傳統燃料的成本競爭力將日益增強。

太陽能是一種可變能源，其能源生產取決于太陽。如果天氣條件不合適，太陽能設施可能一直不發電，如果該地區過多的電力來自太陽能，可能會導致能源短缺。

根據溫度，日照時間和用電量等因素，業主將需要使用不同數量的太陽能電池板來產生足夠的能量。無論如何，安裝太陽能電池板系統將可能包括數百個太陽能光伏電池一起工作以產生電流。

繼水力和風力發電之后，就全球容量而言，光伏發電是第三大可再生能源。在國際能源機構預計，光伏裝機容量將從2019的700GW增加到2024年的880GW。

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