对**太阳能相关**进行主题检索,分析年度专利申请量变化趋势,如图2所示。在1985年之前,太阳能相关**只是零星分布,池州太阳能发电,年度专利申请量未突破百件,属于摸索期。从1985年起,专利申请量激增至200件,并随时呈现缓慢增长的态势。到2006年,家用发电太阳能,专利申请量接近1万件。2007年,**太阳能专利申请量突破万件,并加速上升,到2017年达到8.8万件的**峰。综合**专利申请趋势,可以看出,家用太阳能发电,因环境减排压力、能源危机、技术进步推动、光伏发电成本降低及各国**的激励政策驱动等因素,光伏太阳能发电应用市场迅速迅猛,成为**的焦点。
光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程;其次,是形成电压过程。太阳照射一般是可以照射在每一个地方的,因此光伏发电也是可以在每个地区进行的。这样就有效的避免了因为长时间长距离的输电而导致的电能损耗,这样也是在一定程度上节约了不少的输电成本的。
太阳能转换成为电能的过程主要包括3个步骤:
(1)太阳能电池吸收一定能量的光子后,半导体内产生电子一空穴对,称为“光生载流子”,两者的电极性相反,电子带负电,空穴带正电。
(2)电极性相反的光生载流子被半导体PN结所产生的静电场分离开。
(3)光生载流电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极收集,房顶太阳能发电,并在外电路中产生电流,从而获得电能。
当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收,光子的能量传递给硅原子,使电子发生跃迁,成为自由电子,在PN结两侧集聚形成电位差。当外部电路接通时,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。