光伏简单理解就是一种光生伏打效应，可以用来转换成电能，即俗称的太阳能光伏发电，光伏发电系统由光伏组件、逆变器、汇流箱、电缆、支架等组成，可以安装在居民屋顶上，也可以安装在沙漠、山丘、湖泊等地形，应用面非常广，是一种可再生能源，也是未来的主流新能源之一。

　　就和国家支持新能源车一样，光伏发电的大背景也是为了节能减排。对股票或者基金比较关注的读者，应该也能发现，许多大基金的仓位里都是同时包括了一些新能源汽车公司和一些光电产业上下游的公司。一旦市场有个风吹草动，它们基本上都是患难与共的。这里先顺便提一嘴，光电产业其实也是和半导体有联系的。半导体这几年成为了一个经常上热搜的词语，特别是最近几年中美之间关系严峻，经常相互制裁，半导体也经常与“卡脖子”这个词语一起出现。而太阳能发电，或者说是光伏发电，其实从很多年前就一直在提了。只不过这个概念听起来相对接地气，或者说不如“半导体卡脖子”有冲击感，所以被讨论的不多。下面，言归正传，我们开始介绍光伏发电。我尽量用简单易懂的语言，把这个问题讲清楚，相信大家看完后，能够有所收获。

　　顾名思义，光伏发电（或者说是太阳能发电，两个说法一样，基本上可以互换）就是将取之不尽用之不竭的太阳能转化为宝贵的电能，以供我们人类使用。第一眼看上去，这肯定是一个划算的买卖。因为太阳能是免费的，只要是晴天，就能看到太阳。在夏天的时候，太阳更毒辣。而电是需要花钱的，居民用电基本上每度电在五毛钱在一块钱之间，而商业用电的价格是居民用电的两倍。用免费的东西去换需要花钱的东西，一定就更划算吗？答案是不一定，至少对光伏发电来说不是这样的。

　　原因就出在“转化”的过程中。太阳能不会凭空转化为电能，得需要一些设备。主要部分如图所示。这里先简单介绍一下这个系统的工作过程。太阳能照射在光伏阵列上，光伏阵列将太阳能转化为电能（具体的过程后面我们会讲）。电能可以直接通过逆变器并入到电网中，博乐体育直接输送到千家万户；也可以暂时通过双向直流变换器存储在蓄电池或电容中，等有需要的时候再拿出来用。为什么要用到这个蓄电池或者电容呢？因为太阳的光强太不稳定了。比如，晴天和阴雨天太阳光强不一样，一天中早上、中午、晚上光强也不一样。所以说通过太阳能发的电量是很不稳定的。这就需要蓄电池或电容了。电容，可以直接理解为电的容器，可以存储电，就和水缸可以存储水一样。当太阳光很强时，发的电太多了，就先放在蓄电池里存起来。当太阳光太弱了，发的电不够，就把蓄电池里存的电拿出来补上。这就和人们把钱存在银行里一个道理。另外，这个光伏阵列，其实是由许许多多个太阳能面板组成的。说到阵列，大家可以想想国庆阅兵时的方阵。这些面板都得一个个整整齐齐地排布好。为什么要用到这些方阵，是因为单个的面板发的电实在是太少了。团结就是力量，所以需要把很多面板都连起来组成一套系统。

　　在古代战争中也是如此，如果步兵和骑兵一对一单独厮杀，用刀互砍，那步兵必死无疑，并且死得很快。但是如果步兵结成方阵，即使面对数量一样的骑兵冲锋，在补给充足、训练有素的情况下，也有一战之力。所以，想要建造庞大的光伏阵列，需要找块大的空地，这就注定了太阳能发电系统在山区不适用，没有那么大的空地。还有，要尽量选择光照强的地方，比如高原。再有，光伏发电的系统成本比较昂贵，大大超过了火力发电的成本，所以光伏发电现在还没有大规模使用，它的推广也需要国家大量的补贴扶持。

　　前面从整体上简单介绍了光伏发电的系统。下面，着重讲一下单个光伏发电单元的工作原理。目前，光伏发电单元用的材料是硅。没错，就是芯片中用的半导体硅。所以，说光伏发电是半导体行业的一个小分支，是一点没错。

　　要从大自然界中得到硅，也是需要经过很多的化学过程。在地壳中，含量排名第一的元素是氧元素（O），排名第二的元素就是硅元素（Si）。在自然界中，硅元素都是与氧元素结合在一起的，以石英砂（SiO2）和硅酸盐的形式存在。石英砂就是工地施工建筑用的那种沙子，价钱按吨算。一吨大概是300-600元。所以，制备Si的原料很便宜，也很多，几乎也是取之不尽用之不竭的。但是要想从很普通的砂子中提取得到高贵的硅，可不是一件容易的事。这个提取过程包含了一系列的化学反应，涉及到酸和碱的使用，比如盐酸和氨水，也会排出很多有害的反应气体。要是不能很好地回收这些有害气体，就会对环境产生很大的危害。一些不良公司的反面教材也被媒体报道过，大家可以自行搜索。所以，尽管光伏发电被纳入清洁能源的范畴，但是在提取硅的过程当中，其实也涉及到很多高污染的环节。要是这些环节中产生的有害物质不能被很好处理，光伏发电这个大行业也存在污染环境的隐患。

　　说完硅这个材料，该说一下发电的原理了。当硅特别干净时，其实是不导电的，也就是说是绝缘的。这个干净是什么意思呢？就是纯度。前面说过了，工业界使用的硅都是通过化学方法从石英砂中提取的。但是在这个过程中不能保证提取得到的东西就是百分之百的硅，其中还包括其它元素，例如硼和磷。当硅中含有一定量的硼或者磷的时候，硅便不再是绝缘的，而是可以导电的，但是导电能力远远不如金属。有的时候，人们也会根据实际的需要故意在硅中混入（更严格地说，是掺杂）硼或者磷，来让硅参与导电。当硅中掺入硼时，硅是p型导电的；当硅中掺入磷时，硅是n型导电的。当n型导电的硅和p型导电的硅结合在一起时，就形成了pn结。这个pn结在光照下，就可以产生电子，也就是用来发电了，这个产生电的过程叫光生伏特效应，简称便是光伏效应，光伏发电这一说法便是由此而来。

　　今天，简要介绍了一下光伏发电的原理。今后，打算写一点关于光伏发电这个大行业的一些代表性公司。

　　1839年，一位法国科学家贝克雷尔发现了光伏效应，即光照能让半导体材料的不同部位之间产生电位差。1954年，光伏发电技术诞生，在美国科学家的努力下首次制成了单晶硅太阳电池。而在几十年后，这个原本诞生在美国的技术在中国发扬壮大了，现在的中国光伏产业早已经成为中国的荣誉代表，优秀的光伏企业相继出现，引领光伏行业奋力向前

　　光伏发电系统是由太阳能电池方阵、蓄电池组、充放电控制器、逆变器、交流配电柜、太阳跟踪控制系统等设备组成。

　　光伏发电的主要具体原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。

　　太阳能发电被称为最理想的新能源。①无枯竭危险；②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。

　　①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。利用太阳能来发电，设备成本高，而太阳能利用率较低，不能广泛应用，主要用在一些特殊环境下，如卫星等。