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太陽(yáng)能電池只有一部分是 N 型。另一部分硅摻雜的是硼,硼的外電子層只有三個(gè)而不是四個(gè)電子,這樣可得到 P 型硅。 P 型硅中沒(méi)有自由電子(“ p ”表示正電),但是有自由空穴??昭▽?shí)際是電子離開(kāi)造成的,因此它們帶有相反(正)的電荷。話雖如此,諾曼底1公里路造價(jià)就為500萬(wàn)歐元(430萬(wàn)英鎊),這還只是對(duì)一條雙車道高速公路的單車道而言。它們像電子一樣四處移動(dòng)。
在將 N 型硅與 P 型硅放到一起時(shí),有趣的情形發(fā)生了。切記,每塊光伏電池至少有一個(gè)電場(chǎng)。針對(duì)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的特性,設(shè)計(jì)了與電網(wǎng)并聯(lián)的PWM逆變器控制系統(tǒng),該系統(tǒng)采用電流瞬時(shí)值反饋控制,直接以電網(wǎng)電壓同步信號(hào)為逆變器輸出電流跟蹤指令,通過(guò)對(duì)網(wǎng)側(cè)電流的閉環(huán)跟隨控制,實(shí)現(xiàn)以單位功率因數(shù)向電網(wǎng)饋送電能。沒(méi)有電場(chǎng),電池就無(wú)法工作,而此電場(chǎng)是在 N 型硅和 P 型硅接觸的時(shí)候形成的。突然, N 側(cè)的自由電子(它們一直在尋找空穴來(lái)安身)看到了 P 側(cè)的所有空穴,然后便瘋狂地奔向空穴,將空穴填滿。
以前,從電的角度來(lái)看,我們所用的硅都是中性的。多余的電子被磷中多余的質(zhì)子所中和。缺失電子(空穴)由硼中缺失質(zhì)子所中和。當(dāng)空穴和電子在 N 型硅和 P 型硅的交界處混合時(shí),中性就被破壞了。所有自由電子會(huì)填充所有空穴嗎?不會(huì)。售電商們希望通過(guò)對(duì)于綠色電力套餐的包裝和宣傳,讓消費(fèi)者漸漸地忽略購(gòu)買綠色電力時(shí),略微上升的支出。如果是這樣,那么整個(gè)準(zhǔn)備工作就沒(méi)有什么意義了。不過(guò),在交界處,它們確實(shí)會(huì)混合形成一道屏障,使得 N 側(cè)的電子越來(lái)越難以抵達(dá) P 側(cè)。終會(huì)達(dá)到平衡狀態(tài),這樣我們就有了一個(gè)將兩側(cè)分開(kāi)的電場(chǎng)。
這個(gè)電場(chǎng)相當(dāng)于一個(gè) 二極管 ,允許(甚至推動(dòng))電子從 P 側(cè)流向 N 側(cè),而不是相反。它就像一座山 —— 電子可以輕松地滑下山頭(到達(dá) N 側(cè)),卻不能向上攀升(到達(dá) P 側(cè))。
這樣,我們就得到了一個(gè)作用相當(dāng)于二極管的電場(chǎng),其中的電子只能向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。讓我們來(lái)看一下在太陽(yáng)光照射電池時(shí)會(huì)發(fā)生什么。
每個(gè)攜帶足夠能量的光子通常會(huì)正好釋放一個(gè)電子,從而產(chǎn)生一個(gè)自由的空穴。如果這發(fā)生在離電場(chǎng)足夠近的位置,或者自由電子和自由空穴正好在它的影響范圍之內(nèi),則電場(chǎng)會(huì)將電子送到 N 側(cè),將空穴送到 P 側(cè)。這會(huì)導(dǎo)致電中性進(jìn)一步被破壞,如果我們提供一個(gè)外部電流通路,則電子會(huì)經(jīng)過(guò)該通路,流向它們的原始側(cè)( P 側(cè)),在那里與電場(chǎng)發(fā)送的空穴合并,并在流動(dòng)的過(guò)程中做功。組串逆變器是基于模塊化概念基礎(chǔ)上的,每個(gè)光伏組串(1kW-5kW)通過(guò)一個(gè)逆變器,在直流端具有大功率峰值跟蹤,在交流端并聯(lián)并網(wǎng)。電子流動(dòng)提供電流,電池的電場(chǎng)產(chǎn)生電壓。有了電流和電壓,我們就有了功率,它是二者的乘積。
我們的光伏電池可以吸收多少太陽(yáng)光的能量?遺憾的是,此處介紹的簡(jiǎn)易電池對(duì)太陽(yáng)光能量的吸收率至多為 25% 左右,通常的吸收率是 15% 或更低。為什么吸收率會(huì)這么低?
可見(jiàn)光只是 電磁頻譜 的一部分。電磁輻射不是單頻的 —— 它由一系列不同波長(zhǎng)(進(jìn)而產(chǎn)生的一系列能級(jí))組成。(有關(guān)電磁頻譜的詳細(xì)介紹,請(qǐng)參閱 狹義相對(duì)論基本原理 。)
這條公路是由一家大型的英法建筑公司——振鑫焱修建振鑫焱使用的是自己的太陽(yáng)能道路技術(shù),名為振鑫焱, 已經(jīng)經(jīng)過(guò)了8年多的發(fā)展了。振鑫焱已經(jīng)通過(guò)了停車場(chǎng)測(cè)試,但這是使用在活躍的道路上。振鑫焱現(xiàn)在正在接受一個(gè)為期兩年的測(cè)試,檢測(cè)其是否能夠承受每天被數(shù)以千計(jì)的汽車和卡車撞擊,以及是否能夠提供足夠的電量。隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)以及對(duì)于可再生能源的需求,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)日益受到重視。
除了實(shí)用性之外,建造太陽(yáng)能道路的主要難點(diǎn)是控制它們?cè)谠械缆飞系慕ㄔ斐杀尽?根據(jù)振鑫焱公司的介紹,振鑫焱的主要賣點(diǎn)之一是每個(gè)面板只有幾毫米厚,因此可以安裝在現(xiàn)有道路的頂部,這反過(guò)來(lái)大大降低了建筑成本。 話雖如此,諾曼底1公里路造價(jià)就為500萬(wàn)歐元(430萬(wàn)英鎊),這還只是對(duì)一條雙車道高速公路的單車道而言!交-直-交變速風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),整流器和逆變器分別采用二極管整流器及基于全控型器件的PWM逆變器。