一、光伏太陽能電池板原理

太陽能電池是(shi)一種(zhong)對光(guang)(guang)有響(xiang)應(ying)并能(neng)將光(guang)(guang)能(neng)轉換(huan)成電(dian)力的器(qi)件。能(neng)產生光(guang)(guang)伏(fu)效應(ying)的材料有許多種(zhong)，如：單晶(jing)硅(gui)，多晶(jing)硅(gui)，非晶(jing)硅(gui)，砷化鎵(jia)，硒銦銅(tong)等。它們的發(fa)電(dian)原理基本相同，現以晶(jing)體硅(gui)為例描述(shu)光(guang)(guang)發(fa)電(dian)過程。P型(xing)晶(jing)體硅(gui)經過摻(chan)雜(za)磷可得N型(xing)硅(gui)，形成P-N結。

當(dang)(dang)光線照射太陽電池(chi)表面時，一(yi)(yi)部(bu)(bu)分光子被硅材料(liao)吸收;光子的能量傳遞(di)給了(le)(le)硅原子，使電子發(fa)生(sheng)了(le)(le)躍(yue)遷，成(cheng)為自(zi)由(you)電子在P-N結兩側集聚形成(cheng)了(le)(le)電位差，當(dang)(dang)外部(bu)(bu)接通(tong)電路時，在該電壓的作用下(xia)，將會有電流(liu)(liu)流(liu)(liu)過(guo)外部(bu)(bu)電路產(chan)生(sheng)一(yi)(yi)定的輸出(chu)功(gong)率。這個過(guo)程的的實(shi)質(zhi)是：光子能量轉換成(cheng)電能的過(guo)程。

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太陽能發電有(you)兩種方式(shi)，一種是光—熱(re)—電轉換方式(shi)，另(ling)一種是光—電直接轉換方式(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(cheng)工質(zhi)的(de)(de)蒸氣，再驅(qu)動汽輪(lun)機發(fa)電(dian)(dian)。前一(yi)個過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)光—熱(re)轉換(huan)過(guo)程(cheng)；后一(yi)個過(guo)程(cheng)是(shi)(shi)熱(re)—電(dian)(dian)轉換(huan)過(guo)程(cheng)，與普(pu)通(tong)(tong)的(de)(de)火(huo)力發(fa)電(dian)(dian)一(yi)樣。太陽(yang)能熱(re)發(fa)電(dian)(dian)的(de)(de)缺點是(shi)(shi)效(xiao)率很低而成(cheng)本很高，估計它的(de)(de)投資至少(shao)要比普(pu)通(tong)(tong)火(huo)電(dian)(dian)站(zhan)貴5～10倍。一(yi)座1000MW的(de)(de)太陽(yang)能熱(re)電(dian)(dian)站(zhan)需(xu)要投資20～25億美元(yuan)，平均1kW的(de)(de)投資為2000～2500美元(yuan)。因此，適用小(xiao)規模特殊的(de)(de)場合，而大規模利用在經濟上很不合算，還不能與普(pu)通(tong)(tong)的(de)(de)火(huo)電(dian)(dian)站(zhan)或核電(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(jiu)可以一次投資(zi)而(er)長期使用(yong)；與(yu)火力發電(dian)、核能發電(dian)相(xiang)比，太(tai)陽能電(dian)池(chi)不會引起(qi)環境污染(ran)；太(tai)陽能電(dian)池(chi)可以大中(zhong)小并舉，大到(dao)百萬千(qian)瓦的中(zhong)型(xing)電(dian)站，小到(dao)只(zhi)供一戶用(yong)的太(tai)陽能電(dian)池(chi)組(zu)，這(zhe)是(shi)其它電(dian)源無法(fa)比擬的。

二、太陽能電池板功率計算方法

太陽(yang)能(neng)交流(liu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)系統是由太陽(yang)電(dian)(dian)池(chi)板、充電(dian)(dian)控制器、逆(ni)變器和蓄電(dian)(dian)池(chi)共(gong)同組成；太陽(yang)能(neng)直流(liu)發(fa)(fa)電(dian)(dian)系統則不(bu)包(bao)括逆(ni)變器。為了(le)使太陽(yang)能(neng)發(fa)(fa)電(dian)(dian)系統能(neng)為負載提供足夠的(de)(de)電(dian)(dian)源，就(jiu)要(yao)根據用(yong)電(dian)(dian)器的(de)(de)功率，合(he)理選擇各部件。下面(mian)以100W輸出功率，每天使用(yong)6個小時(shi)為例，介(jie)紹一(yi)下計算方法：

1、首先應計算出(chu)(chu)每天消耗的(de)瓦(wa)時(shi)(shi)數（包括逆變(bian)器的(de)損耗）：若逆變(bian)器的(de)轉換效率(lv)為(wei)90%，則當輸出(chu)(chu)功率(lv)為(wei)100W時(shi)(shi)，則實際(ji)需(xu)要輸出(chu)(chu)功率(lv)應為(wei)100W/90%=111W；若按每天使用5小時(shi)(shi)，則輸出(chu)(chu)功率(lv)為(wei)111W*5小時(shi)(shi)=555Wh。

2、計(ji)算太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)板：按每日有效(xiao)日照時間(jian)為(wei)6小時計(ji)算，再考慮(lv)到充(chong)電(dian)(dian)效(xiao)率(lv)和充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程中(zhong)的損(sun)耗，太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)板的輸(shu)出功(gong)率(lv)應為(wei)555Wh/6h/70%=130W。其中(zhong)70%是(shi)充(chong)電(dian)(dian)過(guo)程中(zhong)，太(tai)(tai)陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)板的實際使用功(gong)率(lv)。

三、發電效率

單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)光電(dian)(dian)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率最高(gao)的(de)(de)(de)達到24%，這是目前(qian)所有(you)種類的(de)(de)(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)中(zhong)光電(dian)(dian)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率最高(gao)的(de)(de)(de)。但是單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)制作成本很大(da)(da)，以致(zhi)于它還(huan)不能(neng)(neng)(neng)被大(da)(da)量(liang)廣泛和普遍地使用。多(duo)(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)從制作成本上來講(jiang)，比單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)要便宜一些，但是多(duo)(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)光電(dian)(dian)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率則(ze)要降低不少，此外(wai)，多(duo)(duo)晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)使用壽命也要比單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)短(duan)。因(yin)此，從性能(neng)(neng)(neng)價格比來講(jiang)，單晶(jing)硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)還(huan)略(lve)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，可以達到的光電轉化率為18%。