太阳能电池的工作原理及在照明技术中的应用
作者：佚名 文章来源：智能建筑 点击数： 更新时间：2007-11-26
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随着人类社会经济的持续发展，地球上不可再生资源日渐枯竭，人们对能源提出了越来越高的要求，因此，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。由于太阳能发电具有火电、水电、核电所无法比拟的清洁性、安全性、资源的广泛性和充足性等优点，因此太阳能被认为是二十一世纪最重要的能源。太阳能电池是一种将太阳光的辐射能直接转换成电能的光电器件。它在空间电源领域得到了广泛的应用，目前绝大多数的空间飞行器都采用太阳电池作为一次能源。在地面电源方面，太阳电池的应用也在日益扩大。目前，太阳能应用技术已取得了较大突破，并且已在建筑楼道照明、城市亮化照明、太阳能热水供应及采暖等专业领域成熟地应用。尤其是太阳能光伏技术的发展，给太阳能在照明中的应用带来了更加广阔的前景。
1 太阳电池的种类
太阳电池是利用半导体材料的“光伏效应”产生电能的。许多半导体材料都具有明显的“光伏效应”。
常见的太阳电池的种类有：
（1）硅太阳电池：以硅为基体的太阳电池，如单晶硅、多晶硅太阳电池等。
（2）砷化镓太阳电池：以砷化镓为基体的太阳电池。
（3）硫化镉单晶或多晶为基体材料的太阳电池：硫化亚铜/硫化镉、硫化镉/硫化镉太阳电池等。
2、单晶硅ｎ/ｐ型太阳电池的工作原理
当ｐ型半导体与ｎ型半导体紧密结合连成一块时，在两者的交界面处就形成ｐ－ｎ结。当光电池被太阳光照射时，在ｐ－ｎ结两侧形成了正、负电荷的积累，产生了光生电压，形成了内建电场，这就是“光生伏打效应”。从理论上讲，此时，若在内建电场的两侧面引出电极并接上适当负载，就会形成电流，负载上就会得到功率。太阳能电池组件就是利用半导体材料的电子学特性实现Ｐ－Ｖ转换的固体装置。太阳能照明灯具中使用的太阳能电池组件都是由多片太阳能电池并联构成的，因为受目前技术和材料的限制，单一电池的发电量十分有限。近年来，非晶硅太阳电池的研制取得了更大的进展，由于其具有生产成本低、工艺简单、节省原料等特点，将在未来光伏技术中占有重要地位。太阳能电池的输出功率是随机的，在不同时间和不同地点，同一块太阳能电池的输出功率是不同的。太阳能电池的峰值功率Ｐ由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷决定。
3、太阳能发电系统的组成
太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如果输出电源为交流２２０Ｖ或１１０Ｖ，还需要配置逆变器。
各部分的作用为：
（1）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；
（2）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其它附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器应该具备的功能；
（3）蓄电池：一般为铅酸电池，在小型系统中也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来；
（4）逆变器：在很多场合，都需要提供２２０ＶＡＣ、１１０ＶＡＣ的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是１２ＶＤＣ、２４ＶＤＣ、４８ＶＤＣ。为能向２２０ＶＡＣ的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此就需要使用ＤＣ－ＡＣ逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到ＤＣ－ＤＣ逆变器，如将２４ＶＤＣ的电能转换成５ＶＤＣ的电能。
4 太阳能照明方案
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