一,、光伏太陽能電池板原理

太陽能電池是一種對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種,，如：單晶硅,，多晶硅，非晶硅,，砷化鎵,，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同,，現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過程,。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結(jié),。

當光線照射太陽電池表面時,，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了躍遷,，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差,，當外部接通電路時，在該電壓的作用下,，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率,。這個過程的的實質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。

太陽能發(fā)電有兩種方式,，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式,，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。

（1）光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電,，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣,，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程,；后一個過程是熱—電轉(zhuǎn)換過程,，與普通的火力發(fā)電一樣,。太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而成本很高,，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍,。一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元,。因此,，適用小規(guī)模特殊的場合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟上很不合算,，還不能與普通的火電站或核電站相競爭,。

（2）光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能,，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池,。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導體光電二極管,，當太陽光照到光電二極管上時,，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流,。當許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了,。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性,、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.太陽能電池壽命長,，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用,；與火力發(fā)電,、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染,；太陽能電池可以大中小并舉,，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組,，這是其它電源無法比擬的,。

二、太陽能電池板功率計算方法

太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板,、充電控制器,、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器,。為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負載提供足夠的電源,，就要根據(jù)用電器的功率，合理選擇各部件,。下面以100W輸出功率,，每天使用6個小時為例,，介紹一下計算方法：

1、首先應(yīng)計算出每天消耗的瓦時數(shù)（包括逆變器的損耗）：若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為90%,，則當輸出功率為100W時,，則實際需要輸出功率應(yīng)為100W/90%=111W；若按每天使用5小時,，則輸出功率為111W*5小時=555Wh,。

2、計算太陽能電池板：按每日有效日照時間為6小時計算,，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗,，太陽能電池板的輸出功率應(yīng)為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中,，太陽能電池板的實際使用功率,。

三,、發(fā)電效率

單晶硅太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率最高的達到24%,，這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的。但是單晶硅太陽能電池的制作成本很大,，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用,。多晶硅太陽能電池從制作成本上來講,，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少,，此外,，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。因此,，從性能價格比來講,，單晶硅太陽能電池還略好。

研究者發(fā)現(xiàn)有一些化合物半導體材料適于作太陽能光電轉(zhuǎn)化薄膜,。例如CdS,CdTe,；Ⅲ-V化合物半導體：GaAs，AIPInP等,；用這些半導體制作的薄膜太陽能電池表現(xiàn)出很好光電轉(zhuǎn)化效率,。具有梯度能帶間隙多元的半導體材料，可以擴大太陽能吸收光譜范圍,，進而提高光電轉(zhuǎn)化效率,。使薄膜太陽能電池大量實際的應(yīng)用呈現(xiàn)廣闊的前景。在這些多元的半導體材料中Cu（In,，Ga）Se2是一種性能優(yōu)良太陽光吸收材料,。以它為基礎(chǔ)可以設(shè)計出光電轉(zhuǎn)換效率比硅明顯地高的薄膜太陽能電池，可以達到的光電轉(zhuǎn)化率為18%,。

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