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光伏電池及其特性
光伏電池( PV cell )主要功能是將太陽的光能轉(zhuǎn)換成電能,當(dāng)前是以硅材料為基地的硅太陽能電池,包括單晶硅、多晶硅、非晶硅 、多元化合物電池 。在效率和 壽命 方面單晶硅和多晶硅優(yōu)于非晶硅,多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率低,但多晶硅價格便宜 。 晶體磕太陽電池、薄膜太陽電池、硅異質(zhì)結(jié) (HIT) 太陽電池 等 。光伏組件是由多個太陽能電池組合而成,根據(jù)實際的功率需求,電壓等級由光伏電池 串聯(lián) 實現(xiàn), 電流輸出由光伏電池并聯(lián)實現(xiàn),光伏陣列是根據(jù)電站規(guī)模的大小有若干個光伏組件構(gòu)成。太陽能電池組件功率計算方法硅太陽能發(fā)電板容量是指平板式太陽能板發(fā)電功率WP。
B :光伏電池特性包括光電特性和光化學(xué)特性,光化學(xué)特性還在萌芽階段,暫不學(xué)習(xí)。 太陽能電池工作是基于光電效應(yīng)原理下, 如下圖所示: A 是 N 型硅, B 是 P 型硅,當(dāng)材料接觸的時候生成一個內(nèi)部電勢,使得電子只能從 B 區(qū)到 A 區(qū),當(dāng)太陽光照射到光伏電池板時,光子帶有足夠的能量使得電子脫離形成空穴或者說是電子 — 空穴對現(xiàn), 此時內(nèi)部電勢會將光子釋放的電子送到 A 區(qū),空穴送到 B 區(qū),打破了開始的平衡, A 區(qū)的電子越來越多,當(dāng)在 PN 結(jié)外部接上回路,就能夠形成電流。 實際上只是電子在移動,這個也取決于半導(dǎo)體材料的特性,半導(dǎo)體材料禁帶較窄,電子只需要較小的能量即可脫離束縛,留下空穴,這樣使得周圍的電子區(qū)填補空穴,形成電流。2mm在太陽電池光譜響應(yīng)的波長范圍內(nèi)320-1100nm透光率達91以上,對于大于1200nm的紅外光有較高的反射率。 (注釋:來源于物理學(xué),赫茲發(fā)現(xiàn),愛因斯坦正確解釋,某些物質(zhì)在光照的情況下可以生成電子)
交流發(fā)電系統(tǒng)可以由太陽能電池板,蓄電池,控制器和逆變器等組成。白天有陽光的時候,可以用電池板配上控制器給蓄電池充電,晚上就直接用蓄電池給電器供電。
這樣的話,建議用一塊 80W 的電池板,一個12V20AH 的蓄電池 ( 當(dāng)?shù)刭徺I),12V5A 的控制器和300W 的逆變器就可以了。充滿電的情況下,可以供 4 個20W 的燈使用 5 個小時以上,一般人家也夠用了。如果不夠的話,可以加一塊或幾塊電池板。
這種小系統(tǒng)很適合缺電或少電地區(qū),比如林區(qū)、山區(qū),或者野外工作(養(yǎng)蜂)等使用。成本不高,攜帶也方便,可以根據(jù)需要調(diào)整系統(tǒng),完全可以滿足日常用電。隨著太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,控制器的功能越來越強大,有將傳統(tǒng)的控制部分、逆變器以及監(jiān)測系統(tǒng)集成的趨勢,如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成了上述三種功能。
非晶硅太陽能電池
非晶硅太陽電池是 1976 年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池,它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同,工藝過程大大簡化,硅材料消耗很少,電耗更低,它的主要優(yōu)點是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低,水平為 10% 左右,且不夠穩(wěn)定,隨著時間的延長,其轉(zhuǎn)換效率衰減。6/4H=340W(耗電總量/系統(tǒng)利用系數(shù)/有效日照時間) 2、蓄電池2*50/24*8*(3 1)/0。
多元化合物太陽電池
多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多,大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn),主要有以下幾種: a) 太陽能電池 b) 太陽能電池 c) 銅銦硒太陽能電池是一種性能優(yōu)良太陽光吸收材料,具有梯度能帶間隙(導(dǎo)帶與價帶之間的能級差)多元的半導(dǎo)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。以它為基礎(chǔ)可以設(shè)計出光電轉(zhuǎn)換效率比硅薄膜太陽能電池明顯提高的薄膜太陽能電池??梢赃_到的光電轉(zhuǎn)化率為 18% ,而且,此類薄膜太陽能電池到目前為止,未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能效應(yīng)( SWE ),其光電轉(zhuǎn)化效率比商用的薄膜太陽能電池板提高約 50~75% ,在薄膜太陽能電池中屬于世界的水平的光電轉(zhuǎn)化效率。太陽能電池的輸出隨著二極管的I-V特性不同而略有變化,且串聯(lián)電阻(RS)也會造成較小的壓降,但輸出電壓基本保持為常量。