关于太阳能

作为太阳系中最大的天体，太阳占该系统所有行星和碎片质量总和的 99.8%。一颗巨大的恒星每小时都会向地球发出足够的光来满足世界每年的电力需求。 

太阳能电池板无法捕获所有这些，但每年它们捕获的数据都比上一年多。

Duke Energy 在 16 个州拥有 180 个太阳能项目，可利用风能和太阳能发电超过 10,000 兆瓦。这足以为超过 240 万个家庭和企业供电。

随着杜克能源公司致力于到 2050 年实现净零碳排放，它将建设更多的风能和太阳能。该公司预计，到 2050 年，可再生能源将成为其最大的发电来源，并得到升级的电网、天然气和核电的支持，以保持电力的价格实惠且可靠。

以下是太阳能的工作原理、历史和未来。

太阳能电池板发电时不产生碳排放光粒子（称为光子）到达面板表面。公用事业规模太阳能装置的每个面板大约长六英尺，宽三英尺，重约 50 磅。

该面板是收集光子并将其转化为电能的电池的集合。光子就像微小的能量包。当它们落在面板的玻璃顶部时，它们被电池吸收，电子从包中释放出来。该电池由多层组成，包括半导体（通常是硅）和金属，它们会产生电流并将松散的电子通过电线引导到逆变器中，逆变器将电能从直流电转换为交流电，以便与电网以及家中的电器兼容。

我们今天所知的太阳能电池板是在 20 世纪 50 年代发明的，但人们使用太阳能已有数千年的历史。公元前 700 年 埃及人和美索不达米亚人用放大镜聚集阳光由抛光水晶制成的点火装置。

四百年后，希腊人和罗马人在仪式上使用镜子点燃火把。最终，罗马人会建造带有朝南大窗户的房屋和聚会场所，以便阳光可以温暖他们的房间。

在 1700 年代和 1800 年代，世界各地的科学家试图弄清楚如何利用太阳不仅用于生火和取暖，而且还可以为机器提供动力并发电。 1839 年，19 岁的法国物理学家埃德蒙·贝克勒尔 (Edmond Becquerel) 发现了光伏效应（利用光发电的能力）后，1800 年代太阳能发电取得了多项进展。

这为 1870 年代欧洲发明的第一批太阳能电池铺平了道路，但直到 1954 年，美国的一组科学家才开发出像今天这样的硅基太阳能电池板。

自 1954 年以来，太阳能电池板已从将 2% 的光转化为电能改进为超过 20%。随着技术的进步，效率也在进步。一些实验室实验使用不同类型的面板，效率超过 40%。研究人员正在测试包括碲化镉、铜和钙钛矿在内的材料，以使面板更强大。他们甚至将实验细胞做得非常薄，可以放在肥皂泡上而不会破裂。

在过去十年中，太阳能电池板的成本下降了 70%，再加上税收抵免，导致太阳能发电量大幅增长。美国目前拥有超过 100 吉瓦的太阳能发电容量，而 2010 年为 2.6 吉瓦。

美国能源信息署预计，到 2050 年，可再生能源在美国发电结构中的占比将从 21% 翻倍至 42%。预计到 2040 年，太阳能将超过风能，成为最大的可再生能源发电来源。

快速增长也带动了就业岗位的增加以及对安装太阳能项目的社区的投资。 2020 年，超过 230,000 名美国人在太阳能行业工作，其中太阳能技术人员是美国增长第三快的工作。 2019 年，太阳能项目产生了超过 250 亿美元的私人投资。

除了公用事业公司建造更多太阳能来为电网供电之外，人们还使用太阳能为家庭和电动汽车供电，而公司则使用太阳能来实现自己的可持续发展目标。公司可以通过屋顶或其他现场安装或通过虚拟购电协议投资太阳能项目，使他们能够产生更清洁的能源，而无需负责维护系统。 杜克能源可持续解决方案帮助宜家（以及其他公司）在 20 家商店安装和维护太阳能，以产生足够的无碳电力，为多达 2,000 个家庭提供一年的电力。

太阳能的局限性包括需要大量土地或公用事业规模的安装，其间歇性取决于天气以及面板的成本和效率。在成本和效率不断提高的同时，新技术也在不断开发。例如，太阳能跟踪器允许面板随着太阳的移动而倾斜，以便它们捕获尽可能多的光线。  

到 2021 年，杜克能源公司在建的可再生能源发电容量将超过 1,000 兆瓦。随着风能和太阳能的增加，杜克能源公司还将增加更多的电池形式的储能，并升级抽水蓄能水力发电，以帮助解决电压的间歇性和波动问题。该公司还正在升级电网，使其能够处理双向电力流动，而电网最初设计时并不需要这样做。

随着杜克能源公司在其船队中增加更多的可再生能源，它将继续建立多样化的发电组合和更强大的电网，因此其电力价格实惠、可靠且日益清洁。