一、光伏太陽能電池板原理

太陽能電池是一種對光有響應并能(neng)將光能(neng)轉換(huan)成(cheng)電力的(de)(de)器件。能(neng)產(chan)生光伏效應的(de)(de)材料有許(xu)多(duo)種，如(ru)：單(dan)晶硅，多(duo)晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒(xi)銦銅等(deng)。它們(men)的(de)(de)發電原理(li)基本相同，現(xian)以晶體(ti)硅為(wei)例(li)描(miao)述(shu)光發電過程。P型晶體(ti)硅經(jing)過摻雜磷可(ke)得(de)N型硅，形(xing)成(cheng)P-N結。

當(dang)(dang)光(guang)線照射太陽電(dian)(dian)池表面(mian)時，一(yi)部(bu)(bu)分光(guang)子被硅材料吸收;光(guang)子的(de)能量傳(chuan)遞給(gei)了硅原子，使電(dian)(dian)子發生了躍遷(qian)，成為自由電(dian)(dian)子在(zai)P-N結兩(liang)側集聚(ju)形成了電(dian)(dian)位差，當(dang)(dang)外部(bu)(bu)接(jie)通電(dian)(dian)路時，在(zai)該電(dian)(dian)壓的(de)作用下，將(jiang)會有電(dian)(dian)流流過外部(bu)(bu)電(dian)(dian)路產生一(yi)定(ding)的(de)輸出功(gong)率。這(zhe)個過程(cheng)的(de)的(de)實質是：光(guang)子能量轉換(huan)成電(dian)(dian)能的(de)過程(cheng)。

該圖片由注冊用戶"知識君"提供，版權聲明反饋

太陽能發電(dian)(dian)有兩種方(fang)式(shi)，一種是(shi)光—熱—電(dian)(dian)轉換方(fang)式(shi)，另一種是(shi)光—電(dian)(dian)直接(jie)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)(huan)成(cheng)工(gong)質的(de)(de)(de)(de)蒸氣，再驅動汽輪機發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)。前一個(ge)過程是光(guang)—熱轉(zhuan)換(huan)(huan)過程；后一個(ge)過程是熱—電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)轉(zhuan)換(huan)(huan)過程，與普通的(de)(de)(de)(de)火力發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)一樣(yang)。太(tai)陽能熱發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)缺點是效率很(hen)低(di)而成(cheng)本很(hen)高(gao)，估計(ji)它(ta)的(de)(de)(de)(de)投資至(zhi)少(shao)要比(bi)普通火電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)貴5～10倍。一座1000MW的(de)(de)(de)(de)太(tai)陽能熱電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)需要投資20～25億美元(yuan)，平(ping)均1kW的(de)(de)(de)(de)投資為(wei)2000～2500美元(yuan)。因此(ci)，適(shi)用小規模特殊的(de)(de)(de)(de)場合，而大規模利用在(zai)經(jing)濟上很(hen)不合算，還(huan)不能與普通的(de)(de)(de)(de)火電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(zhan)或核電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)站(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)以一次(ci)投資(zi)而長期(qi)使用；與火(huo)力(li)發電(dian)、核能發電(dian)相比，太陽能電(dian)池(chi)不會引起環境污(wu)染；太陽能電(dian)池(chi)可(ke)以大中(zhong)小并舉，大到百萬千瓦的中(zhong)型電(dian)站，小到只(zhi)供一戶(hu)用的太陽能電(dian)池(chi)組，這(zhe)是其它電(dian)源無法(fa)比擬(ni)的。

二、太陽能電池板功率計算方法

太陽能(neng)交流發(fa)電系(xi)統是(shi)由太陽電池板、充(chong)電控制器(qi)、逆變器(qi)和蓄(xu)電池共同組成；太陽能(neng)直流發(fa)電系(xi)統則不包括(kuo)逆變器(qi)。為(wei)了使太陽能(neng)發(fa)電系(xi)統能(neng)為(wei)負載(zai)提供足夠(gou)的電源，就要(yao)根據用電器(qi)的功(gong)率，合理(li)選擇各(ge)部(bu)件(jian)。下面以100W輸出功(gong)率，每(mei)天使用6個小(xiao)時(shi)為(wei)例，介(jie)紹一(yi)下計算方法：

1、首先應計算出每天(tian)消耗的(de)瓦時(shi)數（包括逆(ni)變器的(de)損耗）：若(ruo)逆(ni)變器的(de)轉(zhuan)換效率(lv)為(wei)90%，則(ze)(ze)當輸出功(gong)率(lv)為(wei)100W時(shi)，則(ze)(ze)實際需要輸出功(gong)率(lv)應為(wei)100W/90%=111W；若(ruo)按每天(tian)使用5小時(shi)，則(ze)(ze)輸出功(gong)率(lv)為(wei)111W*5小時(shi)=555Wh。

2、計算太陽能(neng)電池(chi)板：按每日有效日照時間為6小時計算，再(zai)考慮到充電效率和充電過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的損(sun)耗，太陽能(neng)電池(chi)板的輸出功(gong)率應為555Wh/6h/70%=130W。其中(zhong)(zhong)70%是充電過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，太陽能(neng)電池(chi)板的實際使用功(gong)率。

三、發電效率

單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能的(de)光(guang)電(dian)(dian)轉換效率最高的(de)達(da)到24%，這(zhe)是(shi)目前所有種(zhong)類的(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)(chi)中光(guang)電(dian)(dian)轉換效率最高的(de)。但是(shi)單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)制(zhi)作(zuo)成本很(hen)大(da)，以致于它(ta)還不(bu)能被大(da)量廣泛(fan)和普遍地(di)使(shi)用(yong)(yong)。多(duo)(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)(chi)從制(zhi)作(zuo)成本上來講，比(bi)單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)(chi)要便(bian)宜一些，但是(shi)多(duo)(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)光(guang)電(dian)(dian)轉換效率則要降低(di)不(bu)少，此外，多(duo)(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)使(shi)用(yong)(yong)壽(shou)命也要比(bi)單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)(chi)短。因此，從性能價格比(bi)來講，單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能電(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(ke)以達到的(de)光電轉化(hua)率為18%。