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【照明】太陽能路燈光伏板太陽能板的發(fā)電原理
來源:www.barezkelid.com以光黔城科技 | 作者:以光黔城科技 | 發(fā)布時(shí)間: 2014-09-24 | 2701 NaN | 分享到:
太陽能路燈光伏板太陽能板的發(fā)電原理

一、太陽能電池發(fā)電原理:  

太陽能電池是一對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種,如:單晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化鎵,硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同,現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅,形成P-N結(jié)。  當(dāng)光線照射太陽能電池表面時(shí),一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發(fā)生了越遷,成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差,當(dāng)外部接通電路時(shí),在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)是:光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。  

二、多晶硅太陽能電池和單晶硅太陽能電池是沒有區(qū)別的。

多晶硅太陽能電池和單晶硅太陽能電池的壽命和穩(wěn)定性都很好。雖然單晶硅太陽能電池的平均轉(zhuǎn)換效率比多晶硅太陽能電池的平均轉(zhuǎn)換效率高1%左右,但是由于單晶硅太陽能電池只能做成準(zhǔn)正方形(4個(gè)頂端是圓?。?dāng)組成太陽能電池組件時(shí)就有一部分面積填不滿,而多晶硅太陽能電池是正方形,不存在這個(gè)問題,因此對于太陽能電池組件的效率是一樣的。 

另外,由于兩種太陽能電池材料的制造工藝不一樣,多晶硅太陽能電池制造過程中消耗的能量要比單晶硅太陽能電池少30%左右 

單晶硅電池具有電池轉(zhuǎn)換效率高,穩(wěn)定性好,但是成本較高。單晶硅電池早在20多年前就已突破光電轉(zhuǎn)換效率20%以上的技術(shù)關(guān)口。  

多晶硅電池成本低,轉(zhuǎn)換效率略低于直拉單晶硅太陽能電池,材料中的各種缺陷,如晶界、位錯(cuò)、微缺陷,和材料中的雜質(zhì)碳和氧,以及工藝過程中玷污的過渡族金屬被認(rèn)為是造成多晶硅電池光電轉(zhuǎn)換率一直無法突破20%的關(guān)口。德國弗勞恩霍夫協(xié)會科研人員采用新技術(shù),在世界上率先使多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率達(dá)到20.3%。  

從固體物理學(xué)上講,硅材料并不是最理想的光伏材料,這主要是因?yàn)楣枋情g接能帶半導(dǎo)體材料,其光吸收系數(shù)較低,所以研究其他光伏材料成為一種趨勢。其中,碲化鎘(CdTe)和銅銦硒(CuInSe2)被認(rèn)識是兩種非常有前途的光伏材料,而且目前已經(jīng)取得一定的進(jìn)展,但是距離大規(guī)模生產(chǎn),并與晶體硅太陽電池抗衡需要大量的工作去做。 

單晶硅太陽能電池的特點(diǎn):

1.光電轉(zhuǎn)換效率高,可靠性高; 

2.先進(jìn)的擴(kuò)散技術(shù),保證片內(nèi)各處轉(zhuǎn)換效率的均勻性; 

3.運(yùn)用先進(jìn)的PECVD成膜技術(shù),在電池表面鍍上深藍(lán)色的氮化硅減反射膜,顏色均勻美觀; 

4.應(yīng)用高品質(zhì)的金屬漿料制作背場和電極,確保良好的導(dǎo)電性。 

多晶硅可作拉制單晶硅的原料,多晶硅與單晶硅的差異主要表現(xiàn)在物理性質(zhì)方面。

例如,在力學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)性質(zhì)的各向異性方面,遠(yuǎn)不如單晶硅明顯;在電學(xué)性質(zhì)方面,多晶硅晶體的導(dǎo)電性也遠(yuǎn)不如單晶硅顯著,甚至于幾乎沒有導(dǎo)電性。在化學(xué)活性方面,兩者的差異極小。多晶硅和單晶硅可從外觀上加以區(qū)別,但真正的鑒別須通過分析測定晶體的晶面方向、導(dǎo)電類型和電阻率等。,供不應(yīng)求,發(fā)展前景十分廣闊。正因?yàn)槿绱耍芏嗳硕颊f,誰掌握了多晶硅及微電子技術(shù),誰就掌握了世界。 

 在太陽能利用上,單晶硅和多晶硅也發(fā)揮著巨大的作用。雖然從目前來講,要使太陽能發(fā)電具有較大的市場,被廣大的消費(fèi)者接受,就必須提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率,降低生產(chǎn)成本。從目前國際太陽電池的發(fā)展過程可以看出其發(fā)展趨勢為單晶硅、多晶硅、帶狀硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。 

從工業(yè)化發(fā)展來看,重心由單晶向多晶硅和薄膜方向發(fā)展,主要原因?yàn)椋?nbsp;

A.可供應(yīng)太陽電池的頭尾料愈來愈少; 

B.對太陽電池來講,方形基片更合算,通過澆鑄法和直接凝固法所獲得的多晶硅可直接獲得方形材料; 

C.多晶硅的生產(chǎn)工藝不斷取得進(jìn)展,全自動澆鑄爐每生產(chǎn)周期(50小時(shí))可生產(chǎn)200公斤以上的硅錠,晶粒的尺寸達(dá)到厘米級; 

D.由于近十年單晶硅工藝的研究與發(fā)展很快,其中工藝也被應(yīng)用于多晶硅電池的生產(chǎn),例如選擇腐蝕發(fā)射結(jié)、背表面場、腐蝕絨面、表面和體鈍化、細(xì)金屬柵電極,采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)可使柵電極的寬度降低到50微米,高度達(dá)到15微米以上,快速熱退火技術(shù)用于多晶硅的生產(chǎn)可大大縮短工藝時(shí)間,單片熱工序時(shí)間可在一分鐘之內(nèi)完成,采用該工藝在100平方厘米的多晶硅片上作出的電池轉(zhuǎn)換效率超過14%。據(jù)報(bào)道,目前在50~60微米多晶硅襯底上制作的電池效率超過16%。利用機(jī)械刻槽、絲網(wǎng)印刷技術(shù)在100平方厘米多晶上效率超過17%,無機(jī)械刻槽在同樣面積上效率達(dá)到16%,采用埋柵結(jié)構(gòu),機(jī)械刻槽在130平方厘米的多晶上電池效率達(dá)到15.8%。 

(1)單晶硅太陽能電池 

目前單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為17%左右,最高的達(dá)到24%,這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的,但制作成本很大,以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝,因此其堅(jiān)固耐用,使用壽命最高可達(dá)25年。 

(2)多晶硅太陽能電池 

多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多,但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少,其光電轉(zhuǎn)換效率約15%左右。 從制作成本上來講,比單晶硅太陽能電池要便宜一些,材料制造簡便,節(jié)約電耗,總的生產(chǎn)成本較低,因此得到大量發(fā)展。此外,多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價(jià)格比來講,單晶硅太陽能電池還略好。 

(3)非晶硅太陽能電池(薄膜式太陽電池) 

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(diǎn)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,目前國際先進(jìn)水平為10%左右,且不夠穩(wěn)定,隨著時(shí)間的延長,其轉(zhuǎn)換效率衰減。   

三、串聯(lián)可以提高輸出電壓,并聯(lián)可以提供輸出電流。采用串聯(lián)并聯(lián)方法實(shí)現(xiàn),例

如:需要220伏10安培。使用880個(gè)0.5伏5安培輸出的電池板,串聯(lián)440個(gè)作為第一組,再弄一個(gè)第二組,然后兩組再并聯(lián),可以得到220伏10安培輸出。 

四、太陽能板標(biāo)準(zhǔn)檢測 

太陽能電池板標(biāo)準(zhǔn)測試方法 2009-08-03 09:57 太陽能電池板標(biāo)準(zhǔn)測試方法太陽能電池板標(biāo)準(zhǔn)測試方法太陽能電池板標(biāo)準(zhǔn)測試方法太陽能電池板標(biāo)準(zhǔn)測試方法 (模擬太陽能光) 一、開路電壓:用500W的鹵鎢燈,0~250V的交流變壓器,光強(qiáng)設(shè)定為3.8~4.0萬LUX,燈與測試平臺的距離大約為15-20CM,直接測試值為開路電壓; 

(1)、短路電流:用500W的鹵鎢燈,0~250V的交流變壓器,光強(qiáng)設(shè)定為3.8~4.0萬LUX,燈與測試平臺的距離大約為15-20CM,直接測試值為短路電流;  

(2)、工作電壓:用500W的鹵鎢燈,0~250V的交流變壓器,光強(qiáng)設(shè)定為3.8~4.0萬LUX,燈與測試平臺的距離大約為15-20CM,正負(fù)極并聯(lián)一個(gè)相對應(yīng)的電阻,(電阻值的計(jì)算:R=U/I),測試值為工作電壓; 

(3)、工作電流:用500W的鹵鎢燈,0~250V的交流變壓器,光強(qiáng)設(shè)定為3.8~4.0萬LUX,燈與測試平臺的距離大約為15-20CM,串聯(lián)一個(gè)相對應(yīng)的電阻,(電阻值的計(jì)算:R=U/I),測試值為工作電流。  


問:太陽能電池板在陰天或日光燈下能產(chǎn)生電嗎?  

答:準(zhǔn)確的說法是產(chǎn)生很小的電流.基本上可以說是忽略不計(jì).  

問:在白熾燈下或陽光下能產(chǎn)生多大電流?  

答:在白熾燈下距離遠(yuǎn)近都是有差別的.同樣陽光下上午,中午,下午,產(chǎn)生的電流也是不同的.  

問:太陽能測試標(biāo)準(zhǔn)是什么?在白熾燈下多大燈泡多遠(yuǎn)距離測試算標(biāo)準(zhǔn)呢?  

答:太陽能測試標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度為:40000LUX,溫度:25度.我們做過測試一般白熾燈100W, 距離0.5-1CM,這樣測試和標(biāo)準(zhǔn)測試相差不大. 

問:太陽能電池板壽命是多長時(shí)間? 

答:一般封裝方式不同使用壽命會不同,一般鋼化玻璃/鋁合金外框封裝壽命20年以上.環(huán)氧樹脂封裝15年以上. 

問:為什么太陽能電池在太陽底下和出廠測試參數(shù)不同?  

答:99%工廠用流明計(jì)測出的是光通量的數(shù)值.但是實(shí)際上太陽能電池板是根據(jù)照度來轉(zhuǎn)換電能的,照度越強(qiáng)功率值越大。 

問:什么是光通量?什么是照度?什么是光強(qiáng)?什么是亮度?什么是光效?  

答:光通量:發(fā)光體每秒鐘所發(fā)出的光量之總和;

照度:發(fā)光體照射在被照物體單位面積的光通量;

光強(qiáng):發(fā)光體在特定方向單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量;

亮度:發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積的光通量;

光效:指一批燈泡到百分之五十的數(shù)量損壞時(shí)的小 

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