photovoltaic cell

定義：將光能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。

學(xué)科：化學(xué)_物理化學(xué)_電化學(xué)

相關(guān)名詞：電化學(xué) 國際油價(jià) 電阻率 載流子壽命

圖片來源：視覺中國

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光伏電池又稱太陽能電池，是一種利用光生伏特效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的半導(dǎo)體器件。其核心原理基于半導(dǎo)體材料形成的P-N結(jié)：當(dāng)太陽光照射到半導(dǎo)體材料時(shí)，光子能量激發(fā)電子躍遷，形成電子-空穴對(duì)。在P-N結(jié)內(nèi)建電場的作用下，電子向N區(qū)移動(dòng)，空穴向P區(qū)移動(dòng)，從而在外電路中產(chǎn)生電流。光伏發(fā)電系統(tǒng)通常包括光伏組件、逆變器和儲(chǔ)能裝置。部分系統(tǒng)還配備控制器，用以調(diào)節(jié)電能輸出。按照材料不同，光伏電池可以分為硅基電池、化合物電池和新型電池。

光伏電池起源于1839年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的光生伏特效應(yīng)。1883年世界上第一塊硒基電池誕生，1954年貝爾實(shí)驗(yàn)室推出實(shí)用化硅電池，20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)推動(dòng)了光伏電池的商業(yè)化。當(dāng)前技術(shù)發(fā)展著重于以N型電池逐步替代P型電池以提高效率，推進(jìn)優(yōu)化多晶硅工藝，普及薄膜技術(shù)，推動(dòng)無毒材料的使用以及加強(qiáng)回收技術(shù)開發(fā)。

光伏電池可應(yīng)用于大型光伏電站、屋頂分布式系統(tǒng)、通信基站、無人值守設(shè)備、家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)、交通信號(hào)燈、景觀照明、衛(wèi)星電源等。

作為清潔能源技術(shù)的核心，其應(yīng)用正隨技術(shù)進(jìn)步和政策推動(dòng)快速拓展。2024年開始，我國財(cái)政部開始對(duì)光伏建筑提供補(bǔ)貼，推動(dòng)N型電池的技術(shù)發(fā)展。通過安裝屋頂光伏組件實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用，降低電費(fèi)支出，我國家庭用光伏裝機(jī)量年均增長超過30%。集中式光伏電站規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，中國、美國等建成多個(gè)吉瓦級(jí)項(xiàng)目，并探索“光伏+儲(chǔ)能”模式提升電網(wǎng)穩(wěn)定性。車頂集成光伏電池將為車載設(shè)備供電，一些企業(yè)已布局車用鈣鈦礦電池。光伏板與農(nóng)作物種植結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“板上發(fā)電、板下種植”；衛(wèi)星、空間站采用高效砷化鎵電池，光電轉(zhuǎn)換效率為28%以上；為偏遠(yuǎn)地區(qū)傳感器、監(jiān)控設(shè)備提供離網(wǎng)供電。

預(yù)計(jì)2030年全球光伏裝機(jī)容量將突破5.8萬兆瓦，其中分布式場景占比超過60%。技術(shù)迭代、政策激勵(lì)與新興市場需求將成為三大增長引擎。光伏電池有望在2050年前為全球貢獻(xiàn)30%以上的電力供應(yīng)。

（延伸閱讀作者：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社副編審 陳隆?。?/p>

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