太陽能電池板的工作原理

太陽電池是一種對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過程。

P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結。當光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了躍遷，成為自由電子在P-N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的實質是：光子能量轉換成電能的過程。

太陽能電池板什么能轉換成什么能

第一種：光能—電能的轉換

太陽能電池板不是光能-化學能-電能 ，而是是太陽能直接轉換成電能。

太陽光照射到太陽能電池上，就產(chǎn)生光生電壓，就是光生伏打效應。如果這時在太陽能電池兩端接上負載就會產(chǎn)生光生電流，于是產(chǎn)生了電能。把太陽能發(fā)電稱為光伏發(fā)電。

光伏（PV or photovoltaic）是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)（photovoltaic power system）的簡稱。是一種利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。

太陽能發(fā)電分為光熱發(fā)電和光伏發(fā)電。通常說的太陽能發(fā)電指的是太陽能光伏發(fā)電，簡稱“光電”。光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構成，不涉及機械部件，因而發(fā)電設備極為精煉，可靠、穩(wěn)定、壽命長，安裝維護簡便。與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比，太陽能發(fā)電系統(tǒng)除了無污染排放外，還具有建設周期短和可利用建筑屋面的優(yōu)勢。

光伏照明就是用太陽能發(fā)電系統(tǒng)照明。獨立光伏照明系統(tǒng)一般使用蓄電池作為儲能設備，白天將太陽能電池輸出的電能儲存起來，夜間為照明負載供電。這樣的獨立光伏照明系統(tǒng)在偏遠地區(qū)、沙漠、邊疆哨所等電網(wǎng)仍未覆蓋的區(qū)域有很高的實用價值。太陽能電池是光伏照明系統(tǒng)的輸入電源，為整個系統(tǒng)提供照明和控制所需電能。在白天光照條件下，太陽能電池將所接收的光能轉換為電能，經(jīng)充電電路對蓄電池充電；天黑后，太陽能電池停止工作，輸出端開路，蓄電池將儲存的化學能轉換成電能輸出到照明負載。

智能控制器的電源由蓄電池供給。系統(tǒng)各部分容量的選取配合，需要綜合考慮成本、效率和可靠性。太陽能電池是整個系統(tǒng)中最昂貴的部分，它的容量選取影響著整個系統(tǒng)的成本。相比較而言，蓄電池價格較為低廉，因此可以選取較大容量的蓄電池，盡可能充分利用太陽能電池所發(fā)出的功率。另外，在與照明負載配合時，應該考慮到連續(xù)陰天的情況，對系統(tǒng)容量留出一定裕度。

第二種：光—熱—電轉換

光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉

換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光—熱轉換過程；后一個過程是熱—電轉換過程，與普通的火力發(fā)電一樣。太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，適用小規(guī)模特殊的場合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。

太陽能電池板的轉化效率

一、轉化效率的定義

抽象地說：轉化效率就是電池的輸出功率占入射光功率百分數(shù)！

具體地說：采用一定功率密度的太陽光照射電池，電池吸收光子以后會激發(fā)材料產(chǎn)生載流子，對電池性能有貢獻的載流子最終要被電極收集，自然在收集的同時會伴有電流、電壓特性，也就是對應一個輸出功率，那么，用產(chǎn)生的這個功率除以入射光的功率就是轉換效率了！

二、理論公式

效率=（開路電壓*短路電流*填充因子）/入射光功率密度=電池輸出功率密度/入射光功率密度

三、影響太陽能轉換率的因素

1）太陽能光強

太陽能電池就是把太陽光轉化為電的一種器件，在一般的情況下（注意條件），太陽能電池的效率隨光強增加而增加的。再進一步說就是太陽能電池效率和安裝地的綜合氣候條件有關系。

2）電池的材料

不同的材料對光的吸收系數(shù)不同，禁帶寬度也不同，量子效率自然也不同，電池效率自然也不同了。一般來說，單晶硅/多晶硅對光的系數(shù)系數(shù)遠小于非晶硅的，所以非晶硅太陽能電池厚度僅僅有單晶硅/多晶硅厚度的百分之一即可較好的吸收太陽光。另外理論上講GaAs太陽能電池的極限效率要大于其他太陽能電池的極限效率，因為GaAs太陽電池的禁帶寬度在1.4ev，和地面太陽光光譜能量的最值最為接近。

3）工藝水平

不同的工藝水平，電池的效率自然也不同，看看各個廠子就很明白了，為什么原材料幾乎都一樣，做出來的電池效率卻差別很大，原因就在這。工藝水平自然和設備水平有著重要的關系，一般來說設備越是先進工藝就越優(yōu)秀，電池效率就越高（工藝是設備的產(chǎn)物，沒有設備工藝無法實現(xiàn)，都是空想）。

太陽能電池板轉換率怎么算

太陽能電池板的轉換效率是根據(jù)光照與光效來判定的。不同成分的太陽能電池板轉換效率也是不一樣的，目前太陽能電池板多分為多晶硅與單晶硅兩種。

硅的制取順序是：二氧化硅礦石--〉工業(yè)硅--〉多晶硅--〉單晶硅。單晶硅是用多晶硅經(jīng)單晶爐拉制而成的，也有用區(qū)熔法制取單晶硅的。但是區(qū)熔單晶硅的位錯密度較大。所以半導體器件多用拉制的單晶硅作原始材料。

單晶硅電池具有電池轉換效率高，穩(wěn)定性好，但是成本較高。多晶硅電池成本低，但轉換效率略低于單晶硅太陽能電池。

在光資源充足的狀況下，多晶硅的光轉換效率在6%-10%，單晶硅的光轉換效率在15%以上。

先在標準光強下測試被測太陽能電池板的輸出電壓電流：

1、標準光強是指： AM1.5， 1000W/平方米， 組件溫度：25度， 最好是用太陽能光伏專用測試儀進行測試。

2、要測試的參數(shù)： Pw， Vop， Iop， Voc， Isc.

3、將該被太陽能電池板的功率除以該太陽能電池板的面積再除以1000，則得出效率。

假設：該太陽能電池板的功率為5W，面積為：0.03平方米，

則它的效率為：5/0.03/1000=0.167=16.7%；

也就是它將平方米1000W 太陽光能量的16.7%轉換成了電能。