太阳能101:太阳能如何工作(一步一步)

你是否曾经看着屋顶上的太阳能电池板,想知道它们到底是做什么的,是怎么做的?这些闪闪发光的高科技玻璃实际上只是一个复杂网络的一个组成部分,该网络利用太阳的可再生能源将电力输送到内部的家庭。

让我们一步一步来了解一下太阳能是如何工作的。

太阳能电池板如何发电?

第一步:阳光激活太阳能板。

屋顶太阳能电池板阵列
机架-面板太阳能系统

每个单独的面板都由一层硅电池、一个金属框架、一个被特殊薄膜包围的玻璃外壳和电线组成。为了达到最大的效果,面板被组合成“阵列”(一个有序的系列),并放置在屋顶或大型户外空间。太阳能电池,也被称为光伏电池,在白天吸收阳光。

第二步:电池产生电流。

硅锭和硅片
硅锭和硅片

每个太阳能电池内部都有一个由两层硅制成的薄半导体晶圆。一层带正电,另一层带负电,形成电场。当来自太阳的光能照射到光伏太阳能电池上时,它会给电池充电,并导致电子从半导体晶圆内的原子中“脱出”。这些松散的电子在晶圆周围的电场的作用下运动起来,而这种运动就产生了电流。

第三步:电能被转换。

太阳能逆变器
太阳能逆变器。图片由SMA太阳能技术公司提供

现在,太阳能电池板可以高效地将阳光转化为电能,但产生的电能被称为直流电,这不是大多数家庭使用的电力类型,而是交流电。幸运的是,通过一种叫做逆变器的装置,直流电可以很容易地转换成交流电。在现代太阳能系统中,这些逆变器可以配置为整个系统的一个逆变器,也可以配置为连接在面板后面的单个微逆变器。

第四步:转换后的电力为家里供电。

一个太阳能microinverter
一个太阳能microinverter

一旦太阳能从直流电转换成交流电,它就会通过你的电子面板,在家里分配给你的电器。它的工作原理与你的电力公司通过电网产生的电力完全相同,所以家里的任何东西都不需要改变。由于你仍然与传统的电力公司保持连接,你可以自动从电网获取额外的电力,以补充任何太阳能短缺。

第五步:使用净水器测量使用量。

智能电表
智能电表

在阴天和夜间,你的太阳瓦或者太阳能电池板可能无法捕获足够的阳光来发电;相反,在中午没人在家的时候,他们可能会收集多余的能量——比你运行你的家所需的更多。这就是为什么要用电表来测量电流的双向流动——从你家到你家。你的公用事业公司通常会为你发回电网的剩余电力提供积分。这被称为净计量

结论

现在你知道了太阳能的基本知识,你可以惊叹于今天的光伏技术是如何捕捉太阳的巨大能量来运行一个家庭的。这可能不是火箭科学,但它绝对是人类智慧的最佳体现。

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