一、光伏太陽能電池板原理

太陽能電池是一種對光(guang)有響應并(bing)能(neng)將光(guang)能(neng)轉換成電(dian)力的器件(jian)。能(neng)產生光(guang)伏效應的材料(liao)有許多(duo)種，如：單晶(jing)硅，多(duo)晶(jing)硅，非晶(jing)硅，砷化鎵(jia)，硒銦銅(tong)等(deng)。它們的發電(dian)原理基本相同，現(xian)以晶(jing)體硅為例(li)描述光(guang)發電(dian)過程。P型晶(jing)體硅經過摻(chan)雜磷(lin)可得(de)N型硅，形成P-N結。

當光(guang)線照(zhao)射太陽電(dian)(dian)池表面時，一部(bu)分(fen)光(guang)子(zi)被硅材料吸收;光(guang)子(zi)的(de)(de)能(neng)量傳遞給了硅原(yuan)子(zi)，使電(dian)(dian)子(zi)發生了躍遷(qian)，成(cheng)為自(zi)由電(dian)(dian)子(zi)在P-N結兩側集(ji)聚(ju)形(xing)成(cheng)了電(dian)(dian)位(wei)差(cha)，當外部(bu)接(jie)通電(dian)(dian)路時，在該電(dian)(dian)壓的(de)(de)作用下(xia)，將會有電(dian)(dian)流(liu)流(liu)過(guo)外部(bu)電(dian)(dian)路產生一定的(de)(de)輸出功率。這個過(guo)程的(de)(de)的(de)(de)實質是：光(guang)子(zi)能(neng)量轉換成(cheng)電(dian)(dian)能(neng)的(de)(de)過(guo)程。

該圖片由注冊用戶"知識君"提供，版權聲明反饋

太(tai)陽(yang)能發(fa)電有兩種(zhong)方式(shi)(shi)，一種(zhong)是光—熱(re)—電轉換(huan)方式(shi)(shi)，另一種(zhong)是光—電直接轉換(huan)方式(shi)(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成(cheng)工質的(de)蒸氣，再驅動汽輪機發電(dian)(dian)。前(qian)一(yi)(yi)個(ge)過程(cheng)是光(guang)—熱(re)(re)轉換過程(cheng)；后一(yi)(yi)個(ge)過程(cheng)是熱(re)(re)—電(dian)(dian)轉換過程(cheng)，與(yu)普(pu)通(tong)的(de)火力發電(dian)(dian)一(yi)(yi)樣。太陽能(neng)熱(re)(re)發電(dian)(dian)的(de)缺點是效率很(hen)低而(er)成(cheng)本很(hen)高，估(gu)計它的(de)投資(zi)至(zhi)少要(yao)比普(pu)通(tong)火電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)貴5～10倍。一(yi)(yi)座1000MW的(de)太陽能(neng)熱(re)(re)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)需要(yao)投資(zi)20～25億美元(yuan)，平均1kW的(de)投資(zi)為2000～2500美元(yuan)。因此，適(shi)用(yong)(yong)小規模(mo)特(te)殊的(de)場(chang)合，而(er)大規模(mo)利用(yong)(yong)在(zai)經濟上很(hen)不合算，還(huan)不能(neng)與(yu)普(pu)通(tong)的(de)火電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)或核電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)相競爭。

（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(ke)以一(yi)次投資而(er)長期使用(yong)；與火力發(fa)(fa)電、核能發(fa)(fa)電相比，太陽能電池(chi)不會引(yin)起環境污染；太陽能電池(chi)可(ke)以大(da)中小并舉(ju)，大(da)到百萬千瓦的中型電站，小到只供一(yi)戶用(yong)的太陽能電池(chi)組(zu)，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(tai)陽(yang)(yang)能(neng)交流發(fa)電(dian)(dian)系(xi)(xi)統(tong)是由太(tai)陽(yang)(yang)電(dian)(dian)池板、充電(dian)(dian)控制(zhi)器、逆變器和蓄(xu)電(dian)(dian)池共(gong)同組成；太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)直流發(fa)電(dian)(dian)系(xi)(xi)統(tong)則不包括逆變器。為了使(shi)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)發(fa)電(dian)(dian)系(xi)(xi)統(tong)能(neng)為負(fu)載提(ti)供足夠的(de)電(dian)(dian)源(yuan)，就要根據(ju)用電(dian)(dian)器的(de)功率(lv)，合理選擇各部件。下面以(yi)100W輸出功率(lv)，每天使(shi)用6個小時為例，介紹一下計算方法(fa)：

1、首先應(ying)計算出每天消耗的(de)瓦(wa)時(shi)(shi)數（包括逆(ni)變(bian)器的(de)損耗）：若(ruo)逆(ni)變(bian)器的(de)轉換效率(lv)(lv)為90%，則當(dang)輸出功(gong)率(lv)(lv)為100W時(shi)(shi)，則實際需要輸出功(gong)率(lv)(lv)應(ying)為100W/90%=111W；若(ruo)按每天使用5小時(shi)(shi)，則輸出功(gong)率(lv)(lv)為111W*5小時(shi)(shi)=555Wh。

2、計(ji)算(suan)太(tai)(tai)陽(yang)能電(dian)(dian)池板：按每(mei)日(ri)(ri)有(you)效日(ri)(ri)照(zhao)時(shi)間為6小(xiao)時(shi)計(ji)算(suan)，再考慮到充(chong)電(dian)(dian)效率和充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程中的(de)(de)損耗，太(tai)(tai)陽(yang)能電(dian)(dian)池板的(de)(de)輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程中，太(tai)(tai)陽(yang)能電(dian)(dian)池板的(de)(de)實際使(shi)用功率。

三、發電效率

單晶(jing)硅(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)的(de)光電(dian)(dian)(dian)轉換(huan)效(xiao)率(lv)最(zui)高的(de)達到24%，這(zhe)是(shi)目前所有種類(lei)的(de)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)中光電(dian)(dian)(dian)轉換(huan)效(xiao)率(lv)最(zui)高的(de)。但是(shi)單晶(jing)硅(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)制(zhi)作(zuo)成本很大(da)，以致(zhi)于它(ta)還不能(neng)(neng)被大(da)量廣泛和普遍(bian)地使用。多(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)從制(zhi)作(zuo)成本上(shang)來講，比單晶(jing)硅(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)要便宜一些(xie)，但是(shi)多(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)光電(dian)(dian)(dian)轉換(huan)效(xiao)率(lv)則要降低不少，此(ci)外，多(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)使用壽(shou)命也要比單晶(jing)硅(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)短(duan)。因此(ci)，從性能(neng)(neng)價格比來講，單晶(jing)硅(gui)太(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)還略好(hao)。

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(yi)達到(dao)的光(guang)電轉化率為18%。