太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由p區(qū)流向n區(qū)，電子由n區(qū)流向p區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能電池的工作原理。

太陽(yáng)能發(fā)電

太陽(yáng)能發(fā)電方式太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。

（1） 光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過(guò)利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過(guò)程是光—熱轉(zhuǎn)換過(guò)程；后一個(gè)過(guò)程是熱—電轉(zhuǎn)換過(guò)程。

（2） 光—電直接轉(zhuǎn)換方式是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽(yáng)的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)就可以成為有比較大的輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣了。

太陽(yáng)能板組成及功用

當(dāng)前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場(chǎng)占有率在90%以上,而且在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期也依然是太陽(yáng)能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)掌握在美、日、德等3個(gè)國(guó)家7個(gè)公司的10家工廠手中，形成技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷的狀況。多晶硅的需求主要來(lái)自于半導(dǎo)體和太陽(yáng)能電池。按純度要求不同，分為電子級(jí)和太陽(yáng)能級(jí)。其中，用于電子級(jí)多晶硅占55%左右，太陽(yáng)能級(jí)多晶硅占45%，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能電池對(duì)多晶硅需求量的增長(zhǎng)速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，預(yù)計(jì)到2008年太陽(yáng)能多晶硅的需求量將超過(guò)電子級(jí)多晶硅。 1994年全世界太陽(yáng)能電池的總產(chǎn)量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增長(zhǎng)了17倍。專家預(yù)測(cè)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀(jì)前半期將超過(guò)核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一。

太陽(yáng)能板構(gòu)成及各部分功能：

（1） 鋼化玻璃: 其作用為保護(hù)發(fā)電主體（如電池片），透光其選用是有要求的：

1.透光率必須高（一般91%以上）；

2.超白鋼化處理。

（2） EVA: 用來(lái)粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體（電池片），透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命，暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃，從而影響組件的透光率，從而影響組件的發(fā)電質(zhì)量除了EVA本身的質(zhì)量外，組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的，如EVA膠連度不達(dá)標(biāo)，EVA與鋼化玻璃、背板粘接強(qiáng)度不夠，都會(huì)引起EVA提早老化，影響組件壽命。

（3） 電池片: 主要作用就是發(fā)電，發(fā)電主體市場(chǎng)上主流的是晶體硅太陽(yáng)電池片、薄膜太陽(yáng)能電池片，兩者各有優(yōu)劣。晶體硅太陽(yáng)能電池片,設(shè)備成本相對(duì)較低，但消耗及電池片成本很高，但光電轉(zhuǎn)換效率也高，在室外陽(yáng)光下發(fā)電比較適宜。薄膜太陽(yáng)能電池，相對(duì)設(shè)備成本較高，但消耗和電池成本很低，但光電轉(zhuǎn)化效率相對(duì)晶體硅電池片一半多點(diǎn)，但弱光效應(yīng)非常好，在普通燈光下也能發(fā)電，如計(jì)算器上的太陽(yáng)能電池。

（4） 背板: 作用，密封、絕緣、防水。一般都用TPT、TPE等材質(zhì)必須耐老化，大多數(shù)組件廠家都質(zhì)保25年，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒(méi)問(wèn)題，關(guān)鍵就在與背板和硅膠是否能達(dá)到要求。

（5） 鋁合金: 保護(hù)層壓件，起一定的密封、支撐作用。

（6） 接線盒: 保護(hù)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉(zhuǎn)站的作用，如果組件短路接線盒自動(dòng)斷開(kāi)短路電池串，防止燒壞整個(gè)系統(tǒng)接線盒中最關(guān)鍵的是二極管的選用，根據(jù)組件內(nèi)電池片的類型不同，對(duì)應(yīng)的二極管也不相同。

（7） 硅膠: 密封作用，用來(lái)密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處有些公司使用雙面膠條、泡棉來(lái)替代硅膠，國(guó)內(nèi)普遍使用硅膠，工藝簡(jiǎn)單，方便，易操作，而且成本很低。

太陽(yáng)能板分類

（1）太陽(yáng)能板單晶硅太陽(yáng)能板

單晶硅太陽(yáng)能板的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)到24%，這是所有種類的太陽(yáng)能板中光電轉(zhuǎn)換效

單晶硅太陽(yáng)能板

功率是最高的，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(shù)脂進(jìn)行封裝，因此其堅(jiān)固耐用，使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年。

（2）太陽(yáng)能板多晶硅太陽(yáng)能板

多晶硅太陽(yáng)能板的制作工藝與單晶硅太陽(yáng)能板差不多，但是多晶硅太陽(yáng)能板的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其

光電轉(zhuǎn)換效率約12%左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率為14.8%的世界最高效率多晶硅太陽(yáng)能板)。 從制作成本上來(lái)講，比單晶硅太陽(yáng)能板要便宜一些，材料制造簡(jiǎn)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(yáng)能板的使用壽命也要比單晶硅太陽(yáng)能板短。從性能價(jià)格比來(lái)講，單晶硅太陽(yáng)能板還略好。

（3）太陽(yáng)能板非晶硅太陽(yáng)能板

非晶硅太陽(yáng)電板是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽(yáng)能板，它與單晶硅和多晶硅太陽(yáng)能板的制作方法完全不同，工藝過(guò)程大大簡(jiǎn)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(yáng)能板存在的主要問(wèn)題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，國(guó)際先進(jìn)水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其轉(zhuǎn)換效率衰減。

（4）太陽(yáng)能板多元化合物太陽(yáng)能板

多元化合物太陽(yáng)能板指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽(yáng)能板。各國(guó)研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：

a) 硫化鎘太陽(yáng)能板

b) 砷化鎵太陽(yáng)能板

c) 銅銦硒太陽(yáng)能板[3]

太陽(yáng)能板測(cè)試條件

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（1）由于太陽(yáng)能板的輸出功率取決于太陽(yáng)輻照度和太陽(yáng)能板溫度等因素，因此太陽(yáng)能板的測(cè)量在標(biāo)準(zhǔn)條件下（STC）進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)條件定義為： 大氣質(zhì)量AM1.5， 光照強(qiáng)度1000W/m2，溫度25℃。

（2）在該條件下，太陽(yáng)能板所輸出的最大功率稱為峰值功率，在很多情況下，組件的峰值功率通常用太陽(yáng)能模擬儀測(cè)定。影響太陽(yáng)能板輸出性能的主要因素有以下幾點(diǎn)：

1）負(fù)載阻抗

2）日照強(qiáng)度

3）溫度

4）陰影

太陽(yáng)能板功率計(jì)算

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太陽(yáng)能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)能電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽(yáng)能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。為了使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)能為負(fù)載提供足夠的電源，就要根據(jù)用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天使用6個(gè)小時(shí)為例，介紹一下計(jì)算方法：

1.首先應(yīng)計(jì)算出每天消耗的瓦時(shí)數(shù)(包括逆變器的損耗)：若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為90%，則當(dāng)輸出功率為100W時(shí)，則實(shí)際需要輸出功率應(yīng)為100W/90%=111W；若按每天使用5小時(shí)，則耗電量為111W*5小時(shí)=555Wh。

2.計(jì)算太陽(yáng)能電池板：按每日有效日照時(shí)間為6小時(shí)計(jì)算，再考慮到充電效率和充電過(guò)程中的損耗，太陽(yáng)能電池板的輸出功率應(yīng)為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過(guò)程中，太陽(yáng)能電池板的實(shí)際使用功率。

太陽(yáng)能板應(yīng)用領(lǐng)域

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一、用戶太陽(yáng)能電源

（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照

明、電視、收錄機(jī)等；（2）3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏水泵：解決無(wú)電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。

二、交通領(lǐng)域

如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無(wú)線電話亭、無(wú)人值守道班供電等。

三、通訊/通信領(lǐng)域

太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。

四、石油、海洋、氣象領(lǐng)域

石油管道和水庫(kù)閘門陰極保護(hù)太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等。

五、家庭燈具電源

如太陽(yáng)能庭院燈、路燈、手提燈、野營(yíng)燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。

六、光伏電站

10KW-50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。

七、太陽(yáng)能建筑

將太陽(yáng)能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來(lái)的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來(lái)一大發(fā)展方向。

八、其他領(lǐng)域包括

（1）與汽車配套：太陽(yáng)能汽車/電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽(yáng)能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；（3）海水淡化設(shè)備供電；（4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽(yáng)能電站等。