浅探太阳能电池板的应用

摘 要：太阳是一个巨大的能源，它以光辐射的形式每秒钟向太空发射约3.8×10MW能量，有22亿分之一投射到地球上。太阳光被大气层反射、吸收之后，还有70%透射到地面。尽管如此，地球上一年中接受到的太阳能仍然高达1.8×10kW・h。太阳能发电方式太阳能发电有两种方式，一种是光―热―电转换方式，另一种是光―电直接转换方式。

关键词：太阳能电池板；应用；光辐射

太阳能电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现已晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。

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。太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输出直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是家用太阳能发电中最重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定太阳电池是否具有使用价值的重要因素。太阳能电池板以多晶太阳能电池板居多。

多晶太阳能电池板是由多晶硅高效太阳能电池片、EVA胶膜低钢化玻璃、轻质电镀率金组成。可应用于太阳路灯、太阳能草坪灯、太阳能发电系统、通讯、航天等途径。多晶硅是含有大量单晶颗粒的集合体，它有多种不同排列方向的单组成。用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化铸造固化而成。其制造简单而成本较低。通常多晶硅太阳能电池的光电转换效率为16%左右。

多晶太阳能电池板的输出功率严格控制在±3%，以确保每个货柜都为正公差。其组件经由国际知名试验室测试，保证输出公率的准确性。在组件生产过程中，应用了无螺钉内置角键连接的先进技术，紧固密封，抗机械强度高，采用高透光率钢化玻璃封装和密封防水接线盒，确保组件使用安全，保证这些光伏组件在10年使用期间，输出功率在90%以上；25年使用期间，输出功率在80%以上。多晶太阳能电池板选用的封装形式和接线盒等配件满足野外使用的要求，防护等级达到IP65。组件抗风压达到2400帕，能够抵御120Km/h风速，组件强度能抵御一般的风沙、冰雹和雪压。

“家庭电站”是一种家庭太阳能发电系统的简称，主要由太阳能电池板、太阳能控制器和蓄电池三部分组成。“家庭电站”在我国不仅有较为成熟的技术支撑和现实需求，且随着社会环保意识的增强，其在我国的发展将有着广阔的空间。个人分布式光伏发电并网的条件并不难，即需要一台光伏发电设备（太阳能电池板或组件）、一台逆变器、一个微断开关和一些导线即可。所谓逆变器是用来将发电设备发出的直流电转换为符合并网要求的交流电。微断开关则主要起保护作用，当设备出现故障时会自动跳开。这些“装备”中最重要的是太阳能电池板。目前市场上的太阳能电池板大致分为单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜电池以及非晶硅薄膜电池。对于太阳能电池而言，最重要的参数是转换效率，目前在实验室所研发的硅基太阳能电池中，单晶硅电池效率为25%，多晶硅电池效率为20.4%，薄膜电池效率不到20%，非晶硅薄膜电池的效率仅为10.1%。

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。

太阳能电池板具有广泛的应用领域：

1.用户太阳能电源：（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

2.交通领域：如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

3.通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

4.石油、海洋、气象领域：石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

5.灯具电源：如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

6.光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等。

7.太阳能建筑：将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给，是未来一大发展方向。

8.其他领域包括：（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等。