太阳能如何转化为电能？转化过程是如何？

Question

如题所述

Answer 1

一、太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转换方式，另一种是光—电直接转换方式。
（1） 光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500美元。因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争。

（2） 光—电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。

Answer 2

太阳能转换为电能有两种基本途径：一种是把太阳辐射能转换为热能，即 “太阳热发电”；另一种是通过光电器件将太阳光直接转换为电能，即“ 太阳光发电”。太阳热发电，全世界以以色列的技术最为先进。吸取加州的技术，巴西、印度、摩洛哥正在 计 划进行设备的建设，世界银行已开始提供资金给开发中的国家。 入射到地球表面的太阳能是广泛而分散的，要充分收集并使之发挥热能效益， 就必须采取一种一种能把太阳光发射并集 中在一起， 变成热能的系统。 一种方法是采取一种能把太阳光发射并集中集中加热 ，转换成为高温水蒸气， 以蒸汽涡轮机变换为电。也可以采用抛物面型的 聚光镜将太阳热集中，使用计算机让聚光镜追随太阳转动。后者的热效率很高，将引擎放置 在焦点的技术发展的可能性最大。 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的菁膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的式太阳能民池则还处于萌芽阶段。太阳 光照在半导体p-n结上，形成新的空穴由-电子对。在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。 这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 　　太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄式和非结晶系膜式(以下表示为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。

Answer 3

果把p型半导体和n型半导体紧密地结合起来，或者在一块半导体中由于掺杂不同，一边做成p型半导体，另一边做成n型半导体，由于电子和空穴的互扩散作用，便形成了p-n结，并在结的两边形成了由n型区指向p型区的内建电场。当光照射时，这些已掺入少量三价或五价元素的硅半导体，内部产生了许多电子-空穴对，在内建电场的作用下，电子向n型区移动，空穴向p型区移动，这样，n型区有很多电子，p型区有很多空穴，在p-n结附近就形成了与内建电场方向相反的光生电场，它的一部分抵消了内建电场，其余部分则使p区带正电，n区带负电，于是在n区与p区之间产生了光生伏特电动势。这种现象就叫做“光生伏特效应”。
太阳电池正是应用了光生伏特效应原理，采用硅、砷化镓、硫化镉等为原料，掺入适量的杂质，经过严密的工艺制成的。如果在电池两端接上负载，则被结所分开的电子和空穴，通过太阳电池表面的栅线汇集，在外电路产生光生电流。
太阳能发电系统由三部分组成：
1、太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能量转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
2、太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。
3、蓄电池：一般为铅酸电池，小型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

Answer 4

太阳能电池发电原理：
太阳能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。
当光线照射太阳能电池表面时，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。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。
照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。
此图根据蒲提斯的太阳系形成理论，太阳向宇宙空间辐射出巨的光热能量。

从太阳能获得电力，需通过大阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。

目前，太阳电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，已达20％以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10％，每瓦发电设备价格降到1－2美元时，便足以同现在的发电方式竞争。估计本世纪末便可达到这一水平。

当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电地，光电变换效率可达36％，快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。本回答被网友采纳