双碳研究|家用太阳能电池板的工作原理

家用太阳能电池板的工作原理

太阳能电池板技术不断普及，越来越多的家庭选择安装太阳能电池板，这不仅能提高家庭能源独立性，还能利用可再生能源节省公用事业费用。

那么，屋顶太阳能电池板是如何运作，造福万千家庭的呢？本文将带大家一起来了解太阳能电池板的工作原理。

太阳能电池板技术依赖于使用硅作为半导体和绝缘体的光伏（PV）电池。电池相对较小，一般能产生1-2瓦电力。光伏电池连接成链，形成模块或面板提高发电量。

这些模块可以单独使用，也可以组合成阵列。光伏电池夹在玻璃和/或塑料保护材料之间，以防风雨侵蚀，太阳能电池板还采用了防反射涂层，以增加对阳光的吸收。

你或许曾感受过大热天路面散发的热气，这是因为阳光照射在沥青路面上时，太阳的热量会使路面上的分子运动得更快，变得更热。而使用太阳能电池板时，阳光不会使其变热，相反，电池会吸收阳光并将其转化为电能。

那么，太阳能电池板是如何在房屋上工作的呢？光伏组件和阵列安装在阳面，由此，电池板即使在阴天也能最有效地获取阳光。太阳能电池板阵列中的光伏电池从阳光中吸收能量，电池旁边的金属板收集产生的直流电电子，并将电能传输到连接电线。太阳能逆变器将电力转换成交流电，为家电供电。

如果家用太阳能电池阵列与电网相连，电池板产生的多余电能可以卖回给电网，进一步降低用户用电成本。如果用户有家用蓄电池储能装置，可以将其整合起来，储存多余电力，创建微电网。

家用太阳能电池板的环境和经济效益

太阳能是可再生清洁能源，可减少人们对不可再生资源的依赖。太阳能有助于减少碳足迹、提高电器使用效率和加快电动汽车转型，从而保护环境。

太阳能集成技术使业主和多户建筑能够自行发电，减少家庭对传统电网的依赖，还可在停电时供电。同时，太阳能还能为住户带来经济效益。

太阳能电池板可显著减少家庭水电费，具体节省费用会因电价和太阳能阵列规模而有所不同，也会因地区位置、能源使用量、太阳能电池系统规模和当地电价而有所不同，但太阳能电池板平均每年可以为住户节省1000到1500美元。据报道，大多数住户在太阳能电池板使用寿命内节省了2万到9.6万美元的水电费，大大减轻了住户经济负担。

如果家庭太阳能系统与电网相连，居民可将多余电力输出回电网。这一过程被称为“净计量”（net metering），这让拥有太阳能或其他可再生能源的居民能够生产清洁电力，并将其分配给该地区其他居民，从而进一步降低公用事业账单。

过去十年，太阳能系统安装成本降低了50%以上。联邦政府太阳能税收抵免政策允许居民在报税时申报太阳能安装成本的30%，因此，安装太阳能系统更加经济实惠。安装太阳能电池阵列的平均投资回收期为十年，而电池板使用寿命长达25-40年，且几乎不需要维护，这意味着居民将剩下数十年的电费。

编译：邹园园（新能源部）

审校：朱宇杰（新能源部）

编辑：邹园园（新能源部）

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