一、光伏太陽能電池板原理

太陽能電池是(shi)一種對光有響應(ying)并(bing)能(neng)將光能(neng)轉換成電力的器(qi)件。能(neng)產生光伏效應(ying)的材料有許多種，如(ru)：單(dan)晶硅(gui)(gui)，多晶硅(gui)(gui)，非晶硅(gui)(gui)，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發電原(yuan)理基本相同(tong)，現以(yi)晶體硅(gui)(gui)為(wei)例描述光發電過程(cheng)。P型晶體硅(gui)(gui)經過摻雜磷可得N型硅(gui)(gui)，形成P-N結。

當(dang)光(guang)線照射太陽電(dian)(dian)(dian)池表面時，一(yi)部(bu)分光(guang)子(zi)(zi)(zi)被硅材料吸收;光(guang)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)能量傳遞給了硅原子(zi)(zi)(zi)，使電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)發生了躍(yue)遷，成為自由電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)(zi)在(zai)P-N結(jie)兩側集聚形成了電(dian)(dian)(dian)位差，當(dang)外部(bu)接通電(dian)(dian)(dian)路時，在(zai)該(gai)電(dian)(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)作用下，將會有(you)電(dian)(dian)(dian)流流過外部(bu)電(dian)(dian)(dian)路產生一(yi)定的(de)(de)(de)輸出功率。這個(ge)過程的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)實(shi)質是：光(guang)子(zi)(zi)(zi)能量轉(zhuan)換成電(dian)(dian)(dian)能的(de)(de)(de)過程。

該圖片由注冊用戶"知識君"提供，版權聲明反饋

太陽能(neng)發電(dian)有兩種方(fang)式(shi)，一種是光—熱—電(dian)轉換方(fang)式(shi)，另一種是光—電(dian)直接轉換方(fang)式(shi)。

（1）光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換(huan)成工質(zhi)的(de)(de)蒸氣(qi)，再(zai)驅動(dong)汽輪(lun)機發電(dian)(dian)。前一個過程是光—熱轉(zhuan)換(huan)過程；后(hou)一個過程是熱—電(dian)(dian)轉(zhuan)換(huan)過程，與(yu)普通的(de)(de)火力發電(dian)(dian)一樣。太(tai)陽(yang)能(neng)熱發電(dian)(dian)的(de)(de)缺(que)點是效率很(hen)低(di)而成本很(hen)高，估計它的(de)(de)投資(zi)至(zhi)少要比普通火電(dian)(dian)站(zhan)貴(gui)5～10倍(bei)。一座1000MW的(de)(de)太(tai)陽(yang)能(neng)熱電(dian)(dian)站(zhan)需要投資(zi)20～25億(yi)美元，平均1kW的(de)(de)投資(zi)為2000～2500美元。因(yin)此，適用(yong)小規模(mo)特殊(shu)的(de)(de)場(chang)合，而大規模(mo)利用(yong)在經濟上(shang)很(hen)不(bu)(bu)合算，還不(bu)(bu)能(neng)與(yu)普通的(de)(de)火電(dian)(dian)站(zhan)或核電(dian)(dian)站(zhan)相競爭(zheng)。

（2）光—電直接轉換方式該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光—電轉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而將太陽光能直接轉化為電能的器件，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，產生電流。當許多個電池串聯或并聯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(yong)；與(yu)火力發電(dian)(dian)、核能發電(dian)(dian)相比，太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池不會(hui)引起環境污染；太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池可以大中小(xiao)并舉，大到(dao)(dao)百萬千(qian)瓦的(de)中型電(dian)(dian)站(zhan)，小(xiao)到(dao)(dao)只供(gong)一戶(hu)用(yong)的(de)太(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池組(zu)，這是(shi)其它電(dian)(dian)源無法比擬的(de)。

二、太陽能電池板功率計算方法

太(tai)陽(yang)能(neng)交流發電(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)是由(you)太(tai)陽(yang)電(dian)(dian)池(chi)板(ban)、充電(dian)(dian)控制器(qi)、逆(ni)變器(qi)和蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)共同組成；太(tai)陽(yang)能(neng)直(zhi)流發電(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)則不(bu)包括逆(ni)變器(qi)。為(wei)(wei)了使(shi)太(tai)陽(yang)能(neng)發電(dian)(dian)系(xi)統(tong)(tong)能(neng)為(wei)(wei)負(fu)載提(ti)供足夠的電(dian)(dian)源(yuan)，就要根據用(yong)電(dian)(dian)器(qi)的功率，合(he)理選(xuan)擇各部件。下面(mian)以100W輸(shu)出功率，每天使(shi)用(yong)6個(ge)小時為(wei)(wei)例，介(jie)紹一(yi)下計算(suan)方(fang)法：

1、首(shou)先(xian)應計算出(chu)每天消(xiao)耗的瓦時數（包括逆變器(qi)的損耗）：若逆變器(qi)的轉(zhuan)換效率(lv)為(wei)90%，則當(dang)輸出(chu)功(gong)率(lv)為(wei)100W時，則實際(ji)需(xu)要輸出(chu)功(gong)率(lv)應為(wei)100W/90%=111W；若按每天使(shi)用5小時，則輸出(chu)功(gong)率(lv)為(wei)111W*5小時=555Wh。

2、計算(suan)太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)板(ban)：按每日有效日照(zhao)時間為6小時計算(suan)，再考慮到充(chong)電(dian)(dian)效率和充(chong)電(dian)(dian)過程(cheng)(cheng)中的損(sun)耗，太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)板(ban)的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其(qi)中70%是充(chong)電(dian)(dian)過程(cheng)(cheng)中，太陽能(neng)電(dian)(dian)池(chi)板(ban)的實際使(shi)用功率。

三、發電效率

單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)(zhuan)換效率(lv)最高的(de)(de)(de)達到24%，這(zhe)是(shi)目(mu)前所有種類的(de)(de)(de)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)中光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)(zhuan)換效率(lv)最高的(de)(de)(de)。但是(shi)單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)制作成(cheng)本(ben)很(hen)大，以致(zhi)于它還不能(neng)(neng)(neng)被大量廣泛和普(pu)遍地使(shi)用(yong)。多(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)從(cong)制作成(cheng)本(ben)上來講(jiang)(jiang)，比(bi)單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)要(yao)便宜一(yi)些，但是(shi)多(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)(zhuan)換效率(lv)則要(yao)降(jiang)低不少，此(ci)外，多(duo)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽命也(ye)要(yao)比(bi)單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)短。因此(ci)，從(cong)性能(neng)(neng)(neng)價格比(bi)來講(jiang)(jiang)，單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅(gui)(gui)太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)還略好。

研究者發現有一些化合物半導體材料適于作太陽能光電轉化薄膜。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出很好光電轉化效率。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，進而提高光電轉化效率。使薄膜太陽能電池大量實際的應用呈現廣闊的前景。在這些多元的半導體材料中Cu（In，Ga）Se2是一種性能優良太陽光吸收材料。以它為基礎可以設計出光電轉換效率比硅明顯地高的薄膜太陽能電池，可以達到(dao)的(de)光電轉化率(lv)為(wei)18%。