为什么用屋顶也能发电？

浙江北部的沙家浜村近年来很出名。春末初，沙家浜村光伏园区天气晴朗。金色的油菜花映衬着乡村别墅，反映了一个现代建筑群体的态度，看起来如此安静和舒适。

当人们进入公园时，第一眼看到的是红色墙壁、黑色瓷砖和不锈钢全封闭阳台窗户的三层建筑，与普通别墅建筑没有太大区别。然而，当你抬头看屋顶上的深蓝色光伏板时，你会说，这是屋顶发电站！当阳光照射到电板上时，它会产生电能，这些电能将被并入电网，家庭用电将从电网获得。接下来，你可以在墙边看到两个盒子。左边的大盒子用于电网整合，右边的小盒子是进入家庭的仪表盒。

光伏发电是一种简单、有效、绿色、安全可靠的可再生能源。这个住宅区的光伏太阳能项目是在屋顶安装太阳能电池，这样它们就可以在太阳下安静地工作，并安静地给居民送电。然而，如今看来非常简单的“屋顶发电站”(太阳能屋顶光伏电站)是人类经过100多年的科学探索成功实现的。

回顾历史，自从法国科学家贝克勒尔在1839年发现光可以引起半导体材料不同部分之间的电位差(称为“光伏效应”)以来，直到1954年，美国科学家查平和皮尔森才在贝尔实验室首次制造出实用的单晶硅太阳能电池，并将太阳能转化为电能的实用光伏发电技术正式诞生。这是从理论到实践的飞跃。

沙家浜社区是第一个实施100屋顶光伏电站。属于分布式太阳能光伏发电模式。指在用户现场配置较小的光伏发电和供电系统，以满足特定用户的需求，支持现有配电网的经济运行，或同时满足两者的要求。其运行方式是在太阳辐射的情况下，光伏发电系统的太阳能电池组件阵列将太阳能转换为输出电能，并通过DC母线箱将电能送至DC配电柜，然后将并网逆变器的电能转换为交流电，并将其并入公共电网，或供给建筑本身的负荷。过剩或不足的电力通过连接到公共电网来调节。

1.太阳能电池，2。控制器，3。电线，4。逆变器，5。负荷

利用半导体的光电效应产生电流的原理是:硅原子有4个电子，如果纯硅掺杂5个电子原子，如磷原子，它就变成带负电荷的N型半导体；如果纯硅掺杂有3个电子的原子，例如硼原子，则形成带正电荷的P型半导体。当P型半导体和N型半导体结合在一起时，在接触表面将形成电势差，从而成为太阳能电池。当阳光照射到pn结时，空穴从N极区移动到P极区，电子从P极区移动到N极区，形成电流。这一理论被实践证明后，太阳能发电实际上是通过单晶硅(或多晶硅)太阳能电池实现的。例如，多晶硅被加工成硅晶片，在铸锭、断锭、切片和其它工序之后进行加工。通过在硅晶片上掺杂和扩散痕量的硼和磷来形成pn结。然后采用丝网印刷将制备好的银浆印刷在硅片上形成栅线，烧结，同时制作背电极，在栅线表面涂覆一层抗反射涂层，制成电池片。电池片被排列并组合成电池组件以形成大电路板。通常，铝框架包裹在组件周围，前侧覆盖有玻璃，后侧配备有电极。利用电池组件和其他辅助设备，可以形成发电系统。为了将直流电转换成交流电，必须安装并网逆变器。发电后，可通过蓄电池储存或输入公共电网。

太阳能发电自20世纪70年代以来一直受到人们的青睐，主要是随着现代工业的发展，全球能源危机和空气污染问题日益突出，燃料能源日益减少，对环境的危害越来越严重，酸雨的影响日益突出。此时，世界已经将注意力转向可再生能源，希望可再生能源能够改变人类的能源结构，保持长期的可持续发展。其中，太阳能以其独特的优势成为人们关注的焦点。丰富的太阳辐射能量是取之不尽、用之不竭的，或者说它是一种无污染、廉价且可免费获得的可再生能源。阳光到达地面的能量高达每秒80万千瓦小时。如果地球表面0.1%的太阳能转化为电能，转化率为5%，年发电量可达5.6×1012千瓦时，相当于世界能源消耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势，自20世纪80年代以来发生了新的飞跃，当时太阳能电池的种类不断增加，应用范围不断扩大，市场规模逐渐扩大。

中国的光伏发电市场主要用于偏远地区的农村电气化、通信和工业应用。由于成本高，并网发电正处于示范和试点阶段。从目前的科技水平来看，光伏发电还不够完善。例如，太阳能电池的光电转换效率相对较低；受自然条件影响，能量输入是不连续的:白天，晚上；有晴天和阴天。需要储能、互补或并网；目前，成本相对较高:系统投资高于常规能源发电，也高于风力发电、生物质发电等可再生能源发电方式。显然，太阳能光伏发电任重道远，为科技人员创新光伏产业提供了新的机遇。

在未来十年左右，中国的光伏发电市场将从独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大。在积极稳定的政策支持下，到2030年，光伏装机容量将达到1亿千瓦，年发电量将达到1300亿千瓦，相当于不到30个大型燃煤电厂。未来三年，国家将投资200亿元补贴光伏产业。太阳能光伏发电将迎来新一轮的快速增长，光伏产业将进入“黄金时代”。

我们认为，目前的光伏园区就像一个星星之火，可能在几年后引发一场大草原大火。现代的普罗米修斯肯定会把“太阳之火”送到成千上万的家庭和沙漠地带。