一、光伏太陽能電池板原理

太陽能電池是一種(zhong)對光(guang)有響(xiang)應并能將光(guang)能轉換成(cheng)電力(li)的(de)器件。能產生光(guang)伏效應的(de)材料(liao)有許多種(zhong)，如：單晶硅(gui)(gui)，多晶硅(gui)(gui)，非(fei)晶硅(gui)(gui)，砷化鎵，硒銦銅等(deng)。它(ta)們的(de)發(fa)(fa)電原理基本相同，現(xian)以晶體硅(gui)(gui)為例描述光(guang)發(fa)(fa)電過程。P型晶體硅(gui)(gui)經過摻雜磷(lin)可得N型硅(gui)(gui)，形成(cheng)P-N結。

當(dang)光(guang)(guang)線照射太(tai)陽電(dian)(dian)(dian)池表面時(shi)，一部分光(guang)(guang)子(zi)被硅材料吸收;光(guang)(guang)子(zi)的(de)(de)(de)能(neng)量傳遞給了硅原子(zi)，使電(dian)(dian)(dian)子(zi)發生了躍遷，成為自由電(dian)(dian)(dian)子(zi)在P-N結兩側集聚(ju)形成了電(dian)(dian)(dian)位差，當(dang)外部接通電(dian)(dian)(dian)路時(shi)，在該電(dian)(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)作用下，將(jiang)會有電(dian)(dian)(dian)流流過(guo)外部電(dian)(dian)(dian)路產生一定的(de)(de)(de)輸(shu)出功(gong)率(lv)。這個過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)實(shi)質是(shi)：光(guang)(guang)子(zi)能(neng)量轉換成電(dian)(dian)(dian)能(neng)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)。

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太陽能發電(dian)有兩種方式，一種是光—熱—電(dian)轉(zhuan)換方式，另一種是光—電(dian)直接(jie)轉(zhuan)換方式。

（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)成工質的(de)(de)(de)蒸氣，再驅(qu)動(dong)汽輪機發電(dian)。前一(yi)個過(guo)(guo)程是光—熱(re)轉換(huan)過(guo)(guo)程；后一(yi)個過(guo)(guo)程是熱(re)—電(dian)轉換(huan)過(guo)(guo)程，與普通(tong)的(de)(de)(de)火力發電(dian)一(yi)樣(yang)。太陽能(neng)熱(re)發電(dian)的(de)(de)(de)缺點是效(xiao)率很低而成本很高(gao)，估計它的(de)(de)(de)投資(zi)至少要比普通(tong)火電(dian)站(zhan)貴5～10倍。一(yi)座(zuo)1000MW的(de)(de)(de)太陽能(neng)熱(re)電(dian)站(zhan)需要投資(zi)20～25億(yi)美元，平均1kW的(de)(de)(de)投資(zi)為(wei)2000～2500美元。因(yin)此，適(shi)用小規模特(te)殊的(de)(de)(de)場(chang)合，而大(da)規模利用在經(jing)濟(ji)上(shang)很不(bu)合算，還不(bu)能(neng)與普通(tong)的(de)(de)(de)火電(dian)站(zhan)或核電(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，太陽能電池就可以一次投資而長期使用(yong)；與火(huo)力發電(dian)、核(he)能(neng)發電(dian)相比，太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)不(bu)會引起環境污染；太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)可以大中小(xiao)并舉，大到百(bai)萬千瓦的中型電(dian)站，小(xiao)到只供一戶用(yong)的太(tai)(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)組，這(zhe)是(shi)其它(ta)電(dian)源無法比擬的。

二、太陽能電池板功率計算方法

太陽(yang)能交(jiao)流發電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)(tong)是由太陽(yang)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)板、充電(dian)(dian)(dian)(dian)控制器(qi)(qi)、逆變(bian)器(qi)(qi)和蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)共同(tong)組成；太陽(yang)能直流發電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)(tong)則不包括逆變(bian)器(qi)(qi)。為(wei)了使太陽(yang)能發電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)(tong)能為(wei)負載提(ti)供足夠的電(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)，就(jiu)要(yao)根(gen)據用電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出(chu)功率，每(mei)天使用6個小(xiao)時為(wei)例，介紹一下計算方法：

1、首(shou)先(xian)應(ying)計(ji)算出(chu)每(mei)(mei)天消耗的瓦時數（包括逆(ni)變器的損耗）：若逆(ni)變器的轉換效(xiao)率(lv)為(wei)90%，則(ze)當輸出(chu)功率(lv)為(wei)100W時，則(ze)實(shi)際需(xu)要輸出(chu)功率(lv)應(ying)為(wei)100W/90%=111W；若按(an)每(mei)(mei)天使用5小(xiao)(xiao)時，則(ze)輸出(chu)功率(lv)為(wei)111W*5小(xiao)(xiao)時=555Wh。

2、計算太陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)板：按每日有效(xiao)(xiao)日照時(shi)間為6小時(shi)計算，再考慮到充(chong)電(dian)(dian)效(xiao)(xiao)率和充(chong)電(dian)(dian)過程中(zhong)的(de)損(sun)耗，太陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)板的(de)輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中(zhong)70%是充(chong)電(dian)(dian)過程中(zhong)，太陽(yang)(yang)能電(dian)(dian)池(chi)板的(de)實際使用功率。

三、發電效率

單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)的(de)光(guang)電(dian)轉換(huan)效(xiao)率(lv)最(zui)高(gao)的(de)達到24%，這是(shi)目前所有種(zhong)類(lei)的(de)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)池(chi)(chi)中(zhong)光(guang)電(dian)轉換(huan)效(xiao)率(lv)最(zui)高(gao)的(de)。但是(shi)單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)池(chi)(chi)的(de)制(zhi)作(zuo)成本很(hen)大(da)(da)，以致于它還不能(neng)(neng)(neng)被大(da)(da)量(liang)廣(guang)泛和普遍地(di)使用。多晶(jing)(jing)硅太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)池(chi)(chi)從制(zhi)作(zuo)成本上(shang)來(lai)講，比單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)池(chi)(chi)要便宜一些，但是(shi)多晶(jing)(jing)硅太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)池(chi)(chi)的(de)光(guang)電(dian)轉換(huan)效(xiao)率(lv)則(ze)要降低不少(shao)，此外，多晶(jing)(jing)硅太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)池(chi)(chi)的(de)使用壽命(ming)也要比單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)池(chi)(chi)短。因(yin)此，從性能(neng)(neng)(neng)價(jia)格比來(lai)講，單(dan)(dan)晶(jing)(jing)硅太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)電(dian)池(chi)(chi)還略(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(guang)電轉(zhuan)化率(lv)為(wei)18%。