太陽能電池·光電池

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太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽光直接發電的光電半導體薄片。它只要被滿足一定照度條件的光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。在物理學上稱為太陽能光伏（Photovoltaic，縮寫為PV），簡稱光伏。
太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光電效應工作的晶硅太陽能電池為主流，而以光化學效應工作的薄膜太陽能電池實施太陽能電池則還處于萌芽階段。

分類
太陽能電池按結晶狀態可分為結晶系薄膜式和非結晶系薄膜式（以下表示為a-）兩大類，而前者又分為單結晶形和多結晶形。
按材料可分為硅薄膜形、化合物半導體薄膜形和有機膜形，而化合物半導體薄膜形又分為非結晶形（a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等）、ⅢV族（GaAs,InP等）、ⅡⅥ族（Cds系）和磷化鋅 (Zn 3 p 2 ）等。
太陽能電池根據所用材料的不同，太陽能電池還可分為：硅太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、納米晶太陽能電池、有機太陽能電池、塑料太陽能電池，其中硅太陽能電池是發展最成熟的，在應用中居主導地位。

基本特性
太陽能電池的基本特性有太陽能電池的極性、太陽電池的性能參數、太陽能電環保電池的伏安特性三個基本特性。具體解釋如下
1、太陽能電池的極性
硅太陽能電池的一般制成P+/N型結構或N+/P型結構，P+和N+，表示太陽能電池正面光照層半導體材料的導電類型;N和P，表示太陽能電池背面襯底半導體材料的導電類型。太陽能電池的電性能與制造電池所用半導體材料的特性有關。
2、太陽電池的性能參數
太陽電池的性能參數由開路電壓、短路電流、最大輸出功率、填充因子、轉換效率等組成。這些參數是衡量太陽能電池性能好壞的標志。
3　太陽能電池的伏安特性
P-N結太陽能電池包含一個形成于表面的淺P-N結、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當電池暴露于太陽光譜時，能量小于禁帶寬度Eg的光子對電池輸出并無貢獻。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻能量Eg，小于Eg的能量則會以熱的形式消耗掉。因此，在太陽能電池的設計和制造過程中，必須考慮這部分熱量對電池穩定性、壽命等的影響。

性能參數
1、開路電壓
開路電壓UOC：即將太陽能電池置于AM1.5光譜條件、100 mW/cm2的光源強度照射下，在兩端開路時，太陽能電池的輸出電壓值。
2、短路電流
短路電流ISC：就是將太陽能電池置于AM1.5光譜條件、100 mW/cm2的光源強度照射下，在輸出端短路時，流過太陽能電池兩端的電流值。
3、最大輸出功率
太陽能電池的工作電壓和電流是隨負載電阻而變化的，將不同阻值所對應的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積最大，即可獲得最大輸出功率，用符號Pm表示。此時的工作電壓和工作電流稱為最佳工作電壓和最佳工作電流，分別用符號Um和Im表示。
4、填充因子
太陽能電池的另一個重要參數是填充因子FF（fill factor），它是最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比。
FF： 是衡量太陽能電池輸出特性的重要指標， 是代表太陽能電池在帶最佳負載時， 能輸出的最大功率的特性，其值越大表示太陽能電池的輸出功率越大。FF 的值始終小于1。串、并聯電阻對填充因子有較大影響。串聯電阻越大，短路電流下降越多，填充因子也隨之減少的越多；并聯電阻越小，其分電流就越大，導致開路電壓就下降的越多，填充因子隨之也下降的越多。
5、轉換效率
太陽能電池的轉換效率指在外部回路上連接最佳負載電阻時的最大能量轉換效率，等于太陽能電池的輸出功率與入射到太陽能電池表面的能量之比。太陽能電池的光電轉換效率是衡量電池質量和技術水平的重要參數，它與電池的結構、結特性、材料性質、工作溫度、放射性粒子輻射損傷和環境變化等有關。

功率計算
太陽能交流發電系統是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發電系統則不包括逆變器。為了使太陽能發電系統能為負載提供足夠的電源，就要根據用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天使用6個小時為例，介紹一下計算方法：
1.首先應計算出每天消耗的瓦時數(包括逆變器的損耗)：
若逆變器的轉換效率為90%，則當輸出功率為100W時，則實際需要輸出功率應為100W/90%≈111W；若按每天使用5小時，則耗電量為111W×5h=555Wh。
計算太陽能電池板：
按每日有效日照時間為6小時計算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。

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