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太阳能基本原理：光伏电池将阳光转化为电能 光伏(PV)电池，通常称为太阳能电池，是一种将阳光直接转化为电能的非机械装置。一些光伏电池可以将人造光转化为电能。
光子携带太阳能： 阳光由光子或太阳能粒子组成。这些光子包含不同数量的能量，对应于太阳光谱的不同波长。PV电池由半导体材料制成。当光子撞击光伏电池时，它们可能会从电池反射、穿过电池或被半导体材料吸收。只有吸收的光子提供能量来发电。当半导体材料吸收足够的阳光（太阳能）时，电子会从材料的原子中脱离。在制造过程中对材料表面进行特殊处理，使电池的前表面更容易接受脱落或自由的电子，从而使电子自然地迁移到电池表面。 电流的流动： 每个都带有负电荷的电子向电池前表面移动，从而在电池的前表面和后表面之间产生电荷不平衡。反过来，这种不平衡会产生一个电压电位，就像电池的负极和正极端子一样。电池上的电导体吸收电子。当导体在电路中连接到外部负载（例如电池）时，电流会在电路中流动。
光伏系统的效率因光伏技术类型而异： 光伏电池将阳光转化为电能的效率因半导体材料类型和光伏电池技术而异。在1980年代中期，商用光伏组件的效率平均不到10%，到2015年增加到15%左右，而最先进的组件现在接近20%。用于空间卫星等利基市场的实验性光伏电池和光伏电池已实现近50%的效率。 光伏系统如何运作： 光伏电池是光伏系统的基本组成部分。单个单元的大小可以从大约0.5英寸到大约4英寸不等。然而，一个电池只能产生1或2瓦的电力，这仅够小用途的电力使用，例如为计算器或手表供电。 PV电池在封装的、防风雨的PV模块或面板中电连接。光伏组件的大小和可产生的电量各不相同。光伏组件发电量随着组件中电池数量或组件表面积的增加而增加。光伏组件可以成组连接形成光伏阵列。一个光伏阵列可以由两个或数百个光伏模块组成。一个光伏阵列中连接的光伏模块的数量决定了该阵列可以产生的总电量。 光伏电池产生直流(DC)电。这种直流电可用于为电池充电，进而为使用直流电的设备供电。在输配电系统中，几乎所有的电力都以交流电(AC)的形式提供。称为逆变器的设备用于光伏模块或阵列中，以将直流电转换为交流电。
当光伏电池和模块直接面向太阳时，它们将产生最大的电量。PV模块和阵列可以使用跟踪系统来移动模块以不断面对太阳，但这些系统很昂贵。大多数光伏系统都有固定位置的模块，模块直接朝南（在北半球-在南半球直接朝北），并以优化系统物理和经济性能的角度。 你是否知道? 太阳能光伏电池被组合成面板（模块），面板可以组合成不同大小的阵列，以产生从小到大的电力，例如为牲畜用水的水泵供电，为家庭提供电力，或为公用事业提供电力。规模发电。 光伏系统的应用： 最小的光伏系统为计算器和手表供电。更大的系统可以提供电力来抽水、为通信设备供电、为单个家庭或企业供电，或者形成为成千上万的电力消费者供电的大型阵列。 光伏系统的一些优点是： 1、光伏系统可以在没有配电系统（电力线）的地方供电，也可以向电网供电。 2、光伏阵列可以快速安装并且可以是任何尺寸。 3、位于建筑物上的光伏系统对环境的影响很小。 光伏的历史： 贝尔电话公司的研究人员于1954年开发了第一个实用的光伏电池。从1950年代后期开始，光伏电池被用于为美国太空卫星供电。到1970年代后期，PV面板在没有电力线的偏远或离网地区提供电力。自2004年以来，美国的大多数光伏系统都是并网的——它们连接到电网——并安装在家庭和建筑物上/或附近，以及公用事业规模的电力设施中。 技术进步、光伏系统成本降低以及各种财政激励措施和政府政策自1990年代中期以来，已帮助极大地扩大了光伏的使用。美国现在安装了数十万个并网光伏系统。 美国能源信息署(EIA)估计，公用事业规模光伏电站的发电量从2004年的600万千瓦时(kWh)（或6,000兆瓦时[MWh]）增加到2021年的约1120亿千瓦时（或111,755,000兆瓦时）。EIA估计，到2021年，小型并网光伏系统发电量约为490亿千瓦时（或49,025,000兆瓦时），高于2014年的110亿千瓦时（或11,233,000兆瓦时）。 公用事业规模的发电厂至少有1,000千瓦（或1兆瓦）的发电能力和小型系统的发电能力不到1000千瓦。大多数小型光伏系统位于建筑物上，有时也称为屋顶光伏系统。 |
