光伏发电的基本原理和应用

光伏发电的基本原理

太阳能是一种辐射能, 它必须借助于能量转换器件才能变换为电能.这种把辐射能变换成电能的能量转换器件,就是太阳能电池. 太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的器件,这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”太,阳能电池又称为“光伏电池”.当太阳光照射到由P、N 型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N 结上时，在一定条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收. 形成内建静电场.如果从内建静电场的两侧引出电极并接上适当负载,就会形成电流, 这就是太阳能电池的基本原理.单片太阳能电池就是一薄片半导体P-N 结.标准光照条件下, 额定输出电压为0.48V. 为了获得较高的输出电压和较大容量,往往把多片太阳能电池连接在一起,目前,太阳能电池的光电转换率一般在15% 左右，个别发达国家的实验室太阳能电池光电转换率已经可以达到30% 左右.

太阳能设计问答

问：根据输出功率，如何设计一套太阳能发电系统？答：太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。下面以100W 输出功率，每天使用 6 个小时为例，介绍一下计算方法：

1. 首先应计算出每天消耗的瓦时数（包括逆变器的损耗）：若逆变器的转换效率为

90 ％，则当输出功率为100W 时，则实际需要输出功率应为100W/90 ％=111W ；若按每天使用 5 小时，则耗电量为111W*5 小时=555Wh 。

2. 计算太阳能电池板：按每日有效日照时间为6 小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为555Wh/6h/70%=130W 。其中70 ％是充

电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。

3. 充电控制器的选择：

130W 的太阳能电池板它的最大输出电流是7.7A。因此应该选取充电电流至少为

8A的充电控制器。

4. 蓄电池的选择：

若采用12V的蓄电池，其放电深度为50%，则应使用

555Wh/12V/50%=90Ah 的蓄电池；若选择24V 的蓄电池，则蓄电池的容量应为555Wh/24V/50%=45Ah 。

以上只是一个简单的计算方法，若需要较准确的配置，请垂询本公司的销售人

员，我们会根据客户的需要，给出详细配置。

光伏发电原理

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

中文名

光伏发电原理

原理

用途

发电

目录

. 1光伏效应

. 2原理

. 3系统组成

. ?电池方阵

. ?蓄电池组

. ?控制器

. ?逆变器

. 4系统分类

. 5优缺点

. 6应用领域

光伏效应

如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P 型硅和N型硅中将电子从共价键中激发，以致产生电子一空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，将通过空间电荷的电场作用被相互分离。电子向带正电的N区和空穴向带负电的P区运动。通过界面层的电荷分离，将在P区和N区之间产生一个向外的可测试的

电压。此时可在硅片的两边加上电极并接入电压表。对晶体硅太阳能电池来说，开路电压的典型数值为0.5〜0.6V。通过光照在界面层产生的电子—空穴对越多，电流越大。界面层吸收的光能越多，界面层即电池面积越大，在太阳能电池中形成的电流也越大。

原理

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

太阳能发电有两种方式，一种是光一热一电转换方式，另一种是光一电直接转换方式。

（1）光一热一电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光一热转换过程；

后一个过程是热一电转换过程，与普通的火力发电一样•太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5〜10倍。

（2）光一电直接转换方式该方式是利用光伏效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光一电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能

直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比

较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点•太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。

系统组成

光伏发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，太阳跟踪控制系统等设备组成。其部分设备的作用是：

电池方阵

在有光照（无论是太阳光，还是其它发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生光生电压”，这就是光生伏特效应”。在光生伏特效应的

作用下，太阳能电池的两端产生电动势，将光能转换成电能，是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。

蓄电池组

其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是： a.自放电率低；b.使用寿命长；c.深放电能力强；d.充电效率高；

e.少维护或免维护；

f.工作温度范围宽；

g.价格低廉。

控制器

是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素，因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是

必不可少的设备。