第一章太阳能基本知识
第一节太阳能的来源
太阳从东方升起，到西方降落，太阳带来了温暖.使生物和人类生长，发育，这是人们听熟悉的自然现象。此外，太阳照射的变化，还引起四季和昼夜的更替，造成大气层中的风、雨、雷、电。那么，它的能量是从哪里来的呢?是我们要考察的问题。
首先，我们要了解太阳的构造。简单地说，太阳是一个炽热的大气体它的直径大约为139万km(万公里)，是地球直径的109倍，它的体积是地的130万倍，而它的质量为地球的33万倍，所以，它的密度只是地球的1/4。
太阳通常可分为内球和太阳大气两大部分。内球的外层是处于对流之中的流体区域；太阳大气又分为两层，其底层称为光球，就是我们平常所能看见的部分，它的上面是厚约几千公里的色球层，最外面是一层密度很小的日冕，它的形状不规则，而且经常变化。从太阳球心到平均半径为1/4的范围内，含有总质量的40%，温度高达1500万℃（万摄氏度)，密度超过100g/cm3(克/厘米3）；在平均半径为70%处，温度降至50万℃；在外面的对流层，温度进一步降至约6000 0℃，密度降至1×10-8g/cm3。
太阳的主要成份是氢和氮，其中氢约占78%，氦约占20%。在异常的高温、高压下，原子失去了全部或大部核外电子，它们在高速运动和互相碰撞之中，发生多种核反应。其中最主要的是氢核聚合成氦核反应，称为热核反应在这种反应中，每1g(克)氢变为氮时，质量损失0. 0072g。太阳每秒钟将6亿多吨氢变为氮，损失质量427万t(万吨)，这些质量转化为能量发射出来.总功率相当于3. 9×1020 M W(兆瓦)。根据地球和太阳的相对位置可知，太阳总辐射能量中，只有二十二亿分之一到达地球大气层的上界，大约为1亿7300万MW。由于大气层的散射和吸收，最后达到地球表面的太阳辐射功率大约为8500万MW。这仍然是全球发电容量的数十万倍。尽管太阳的发射功率如此巨大，但是，太阳的质量毕竟太大了，照这样消耗下去，仍然能够维持几十亿年。
第二节太阳常数
太阳常数是在日地平均距离处(这个平均距离大约为1亿5000万km)地球大气层外、垂直于太阳光线的平面上，单位面积、单位时间内所接收到的太阳辐射能。掌握太阳常数的精确值以及太阳辐射的光谱分布，不仅对地球物理学有重要意义，而且对太阳能利用技术的研究和开发，也有重要的意义。所以，多年来人们利用高空飞机、气球以及空间飞行器，对太阳辐射进行精确测量，并推算出太阳常数值。上世纪60年代根据美国航空和航天局、美国材料及试验学会测定，太阳常数为1353W/m2(瓦/米2)。1981年10月，世界气象组织仪器和观测方法委员会在墨西哥召开的第八届会议上，通过了近年来大量实测结果，建议确定太阳常数为(1367士7) W/m2。看来，太阳常数虽然随时间有所变化，但其变化是在测量精确度围以内的。对于太阳能利用技术的研究和开发来说，完全可以把它当作一个常数来处理。
太阳常数是指大气层外垂直于太阳光线的平面上的辐射强度。太阳辐射在穿过大气层时被减弱，这种减弱主要是由于大气的各种成分的吸收和散射引起的。大气中的各种成分对各种不同波长的太阳辐射的吸收和散射的作用是不同的，但总的说来，在地面上测得的最大的垂直于太阳辐射的平面上的辐射强度大约是太阳常数的80%，也就是说，被大气吸收和散射的太阳辐射至少占太阳常数的20%左右。过去对太阳常数的测量，都是根据在大气层中的测量结果，进行估算的。自从有了人造卫星和宇宙飞船，就可以在大气层外，对太阳常数进行直接测量了。
第三节太阳光谱
一、地球大气层外的太阳光谱
太阳表面的温度既然高达6000 ℃，因而太阳物质不可能是固体或液体，而是高温气体，它发射出连续光谱。所谓连续光谱，就是说它发射的光是由连续变化的不同波长的光混合而成，只要用毛棱镜，就能把这种光束分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫连续排列的各色光，也就是按波长分解成连续排列的各色光。由此可见，太阳的自光是山许多小同的单色光组介起来的。_仁面谈到的由各种颜色排列起来的光.都是人的眼睛可以肴得见的，所以叫做可见光i};它的波长范围是0.38～0.78μm(lm -106μm)。在可见光中，波长较长的部分相当于红光，波长较短的部分相当厂紫光，中间各色光排列的次序，就像我们前面列举的那样。其实，可见光只;占太阳光谱中一个极窄的波段。波长比红光更长的光叫做红外光.波长比紫光更的
光叫做紫外光。整个太阳光波长范围是非常宽广的，从几个埃(A )(1埃为万分之一微米)到
几十米。
虽然太阳光谱的波长范围很宽，但是辐射能的大小按波长的分配却是不均匀的。其中能量最大的区域在可见光部分，是在波长0. 46μm附近.辐射能从最大值处向长波方向减弱慢，向短波方向减弱较快。实际上，0. 2~2. 6μm这一波段的能量，几乎代表了太阳辐射的全部能量，这一部分光谱分布如图1-1的曲线所示，比较精确的数据列于表1-1之中。
注：表中λ表示波长(单位μm)； Σλ是以λ为中心的小波段内的太阳辐射平均强度（单位W ?m -2 ?μm -1）；
D λ是0~λ波长区内的辐射总能占太阳常数的百分比。引自Thekaekara 的文(1974)。
现在再考察一下太阳光谱中长波一端和短波一端的情况。长波一端包括从600μm30m
的范围，即无线电波段主要是太阳外层大气发射出来的。这个波段的辐射能量非常'小。和
太阳的总辐射能相比，儿乎可以完全忽略。但是，当太阳有强烈活动时，厘米波段和米波段的辐射就会有剧烈的扰动。短波一端包括紫外辐射到X射线段，波长从0.1~300nm(纳米)(1 nm=10-9rn)的范围。它的辐射能比起可见光来是很小的，但比无线电波段的能肚大得多，约占太阳总辐射能的1%强。太阳的紫外辐射几乎全被地球高层大吸收，使高层大气电离形成几个电离层，井在离地面0.1~35krn范围内的大气中产生较多臭氧。
二、地面上的太阳辐射和光谱
太阳能转换系统大部分都安装在地上，所以，地面上的太阳个辐射和光谱，对我们来说，有着更直接的关系。太阳辐射穿过地球大气层时，山于受大气的散射、反射和吸收的彩响，到达地面的太阳辐射明显地减少，光潜分布也发生厂变化，如图1-2所示。所以，了解大层的影响对研究地而的太阳辐射十分重要。
大气中的空气分子、尘埃、水滴、冰晶等粒子会改变太阳'辐射的传播方向，这就是散射。气体分子对短波辐射的散射作用比对长波辐射厉害，这也就是天空呈蓝色的原因。灰产、水滴、冰晶等是粗粒子，因而较长波的散射也随之而增强。这样一来，长波和短波散射的差异也就减小了。大气的散射集中在能量比较大的可见光波段，囚而是使太阳辐射哀减的主要因素之一。大气的散射可在相当大的范围内变化，它取决于太阳高度、云量、云厚、云状、大气透明度和海拔高度等因素，其中尤其以云的变化对散射的影响最大。例如，全阴天时的散射辐射比碧空时的大1~2倍，有云隙和透光的高积云或积云散射辐射更可增至8倍以上。
地球作为一个整体，对太阳辐射有反射作用，它有3部分组成:大气对大阳
辐射的反是一种漫反射，约为人射辐射的8%；地球表面的反射为人射辐射的2%~3%；云层的反射随云状、云厚变化较大，平均约为人射辐射的25%。
大气外和地面太阳光谱曲线的差异，主要是由大气吸收造成.如图1-2所示。水汽对阳辐射的吸收起着十分重要的作用，其吸收带大部分集中在红外区，可见光区内也有一部分。当大气中的水汽含量相当大时，水汽的吸收可占入射辐射的10%左右。臭氧吸收的主要是紫外线，约占人射辐射的2. 1%。此外，氧和二氧化碳对太阳辐射也有一定的吸收作用，但影响不大。
在绝大部分太阳光谱范围内，大气对单色光束的衰减由对数衰减定律来确定。
0c m E E e λλλ-= （1-1）
式中0E λ0E λ
—大气层外给定波长的辐射强度，W ?m -2?μm -1
E λ—通过大气层后给定波长的辐射空气质
量强度，W ·m -2·μm -1
λ—波长，μm ；
m —大气质量，数字；
C λ—衰减系数，数字。
衰减系数C λ是雷利散射系数C 1、臭氧吸收系
数C 2:和大气混浊系数C 3之和。而C 3 =β/λα， α
和β是变化的经验数据。α=1. 3, β=0. 02相应于
很清洁的大气；α=0. 66, β=0. 17则相应于很混
浊的大气。如图1-3所示，大气质量也叫空气质量，
就是直射阳光穿过地球大气层路径的长度和太阳
在天顶时它穿过大气层路径长度之比。对应于不同的大气混浊度和大气质量的太阳辐射强度
的变化，可以从表1-2看出来。
第四节太阳高度角和方位角
根据上节所述，地面上的太阳辐射强度和它人射到大气层中的角度有关，而这个角度显
然和太阳的位置有关，实际上是和太阳与地面观察点的相对位置有关。大家都知道，从地面
上某一个地点来观察，太阳每天早晨从东方升起，经过天空，晚间又从西方落下。但是，要
精确确定它的位置，就必须用两个角度表示。一个叫太阳高度角，就是在任何时刻，从日轮
中心到观测点间所连的直线和通过观测点的水平面之间的火角。另一个叫太阳方位角，就是
从日轮中心到观测点间所连直线在通过观测点的水平面上的投影和观测点正南方向之间的
夹角，如图1-4所示。
从观察者来看，太阳在天空中运行的轨道就可以由太阳高度角和方位角随时间的变化来表示
(参看图1-5，该图的观察点在北半球)。这个运行轨道又随季节的变化而不同。从北半球的
观察点看，在春分、秋分时，太阳从正东升起，在正午时，太阳高度角h 在一天中最大，然
后从正西方落下。在夏至时.太阳从东北方升起，在正午时，太阳高度角为一年中最大，然
后从西北方落下。在冬至时，太阳从东南方升起，在正午时，太阳高度角为一年中正午时最
小的高度角，然后从西南方落下。
太阳高度角h 和方位角A 的值可以由以下公式计算出来:
sin h=sin δ sin Φ+cos δcos Φcos ωt (1一2) sinA=sin cos cosh ωτδ-sin cos cosh
ωτδ- (1一3) 式中Φ—观察点的地理纬度，北半球为正，南半球为负;
ω—地球绕轴旋转的角速度，几乎是一个常数，即150/时;
t —平均太阳时，正午以前为负，正午以后为正，t=t st 一(L st —L loc ) / 15-12时，其中t st
为时区标准时间，L st 认为标准时间根据的经度，
L loc 为观察点经度。
δ—太阳赤纬角。
δ可用以下近似公式计算；
0028423.45sin[360]365
n δ+= (1一4) 式中n ——一年中的第几天。
这里要说明的就是方位角的值，正南方向为0，东南方为负，西南方为正。
上面谈到的平均太阳时是根据地球自转在一年中的平均转速计算出来的。但是，地球的
自转速度是不均匀的，一年中任何时刻，太阳的位置是和真太阳时相联系的，真太阳时和平
均太阳时之差称为时差，如图1-6所示。在计算中根据时区的标准时间，观察点的经度，可
以得到平均太阳时，再用时差校
正，就能得到真太阳时了。
第五节太阳直接辐射和散射辐射
太阳直接辐射就是通过直线路径从太阳射来的光线，它被物体遮蔽时，能在其后形成边界清楚的阴影。而散射辐射则是经过大气分子、水蒸气、灰尘和其他质点的反射，改变了方向的太阳辐射，它似乎从整个天空的各个方向来到地球表面，但大部分来自靠近太阳的天空，像在雾天或阴天那样。它不能被物体遮蔽形成边界清楚的阴影。它不能用透镜或反射镜加以聚焦。
如图1-7所示，太阳辐射的大小，一般都以某一平面上的辐射强度来表示，即以该平面上每平方米接收到的辐射功率瓦数来表示。在一般的气象数据中，都以地平面上的辐射强度的形式出现以上所述直接辐射强度和散射辐射强度之和称为总辐射强度。
直射辐射强度显然与太阳的位置以及接收面的方位和对地平面的倾斜度有很大的关系，实际上就是与入射线与接收面法线(In)的夹角，即入射角i有关。如果接收平面的方位角用α来表示，其法线和铅垂直线的夹角用γ来表示，根据太阳的高度角和方位角，可以求出直接辐射对接收平面的人射角（和平面法线的夹角)i的余弦，即；
cos i=sin h cosγ一sinγcos h cos(A一a) (1一5)
这就是接收面上直接辐射强度和垂直于直接辐射的平面上直接辐射强度之比。
散射辐射通常以和总辐射的比来表示，它随地点的不同而有很大的差异。这种差异是由
大气条件(灰尘、烟、水蒸气、空气分子和其他悬浮物质含量)以及阳光通过大气的路径的不
同引起的。一般说来在晴朗无云的情况下.散射辐射的成分较小，在阴天、多烟尘的情况下，
散射辐射的成分较大。在很多研究者在不同的地方，测得差异相当大的数据。一般说来，散
射辐射成分最小值在百分之十几到二十几之间，而最大值则在百分之二十几到百分之三十几
之间。比较确切地估计，还是要以当地多年的气象资料作为根据。
第六节太阳能的吸收、转换和储存
一、太阳能的吸收
太阳能的吸收其实也包含转换，如太阳光照射在物体上.被物体吸收。物体的温度升高，
这就使太阳光能变成了热能。太阳光照射在太阳电池上被它吸收，在电极上产生电压，能通
过外电路输出电能，就是把太阳光能变成电能。太阳光照射在植物的叶子上，被叶绿体吸收，
通过光合作用变成化学能，而且储存在其中，维持植物生命并促使它生长，在这里太阳能的
吸收不仅包含转换，甚至也和能量的储存有关。太阳光被吸收、转换成为热能是最普遍、最
常见的，因而也是目前太阳能最广泛的利用方式。
当太阳辐射能人射到任何材料的表面上时，有一部分被反射出去，一部分被材料吸收，
另一部分会透过材料。如果人射的辐射能为H ，根据能量守恒的原理，它应当等于被材料反
射的能最、吸收的能量和透过材料的能量之和。用数学式表示如下；
H H H H ρατ=++ （1-6） 式中α—吸收率，为吸收能量占全部人射能的百分比；
ρ一反射率，为反射能最占全部入射能的百分比；
τ一透射率，为透射能量占全部人射能的百分比。
由(1-6)式不难看出:
α+ρ+τ=l (1一7)
这3个量的大小，不但与物质表面温度、物理特性、几何形状、材料性质有关，而且与
波长也有关。当τ=0时，这种物体就是不透明体，当α=1时，就是人射能全被物体吸收这
种物体称为黑体。反射分为两种，一种是镜面反射，另一种是漫反射。镜面反射服从人射角
等于反射角的反射定律。这在改变太阳光的方向，使它聚集在聚光器中有用。漫反射使人射
辐射在反射后分散到各个方向上。通常实际物体的表面均具有这两种反射的性质，只是各占
的比例不同而已。
物体的另一个重要的辐射性质是发射率ε，它是一个物体总发射能量E 与同温度下黑
体的总发射能量E b 之比，即
b
E E ε= （1-8） ε的大小，一般与材料、温度、波长等有关，这些数据通常收集在表格中备查。
前面说过，太阳辐射达到地面的波长范围绝大部分在0.2~2.6μm 之间，而温度为70℃
左右的物体表面辐射波长在5~40μm 范围内。作为太阳能集热器的热损失，主要来源于其
自身的热辐射。当集热器不断吸收太阳辐射，自身温度逐渐升高，成为热辐射源，热辐射能
量也逐渐增大，最后达到热平衡，集热器温度不再升高。因此，吸收能量的大小和可达到的
最高温度，是由吸收率α和自身热发射率εΤ所决定的。所谓选择性吸收面，就是对太阳的
短波辐射吸收性能好，而本身的长波热发射量很少的表面。显然，这种表面对于太阳能利用
具有很重要的意义。
由进一步的研究得知，吸收面所能达到的最高温度，即平衡温度与α/εΤ有密
系a/εΤ越大，则可能达到的最高温度越高。当/1αεT =时，这种吸收面称为中性吸收血
如果太阳辐射强度20.8/H kW m =，则中性吸收面所能达到的最高温度为70℃。在太阳能
热利用中，当然希望/αεT 越大越好，一般希望/10αεT ≈左右为佳。/1αεT <也称为具
有选择性，通常叫做冷面，主要用于散热表面，具有良好的发射作用。按制作方法，选择性
吸收面分为以下4种：
(1)漆 在金属基材上涂一层半导体性质的黑漆，使之吸收短波太阳辐射，透射较长
波长的辐射。
(2)化学处理 将全属基材经化学处理，使其表面生成具有选择性的黑色化合物，如
铜黑()2U U C O C +、铁黑()34e F O 、铝黑等。
(3)电镀 在金属基材上镀上黑色合金.使其表而具有选择性，如镍黑、铬黑()
x y Cr O 等。
（4）真空蒸镀 利用真空蒸镀技术，使表而获得选择性，例如真空蒸镀的硫化铅表
面，性能很好，在高温中受紫外线照射后，性能仍然稳定。各种选择性吸收面的性质如表
1-3所示。
二、太阳能的转换
被选择性吸收面吸收的太阳'辐射能，实际上已转换成为热能，然后传送到用热的地方利用，或者传送到储热器储存。如果吸收器达到的温度高，便可用来发电或作工业加工，如果吸收器达到的温度低，例如100 ℃.'左右，就可以用来加热水或作空间采暖。
太阳能的另一种重要的转换，就是直接山太阳辐射能转换为电能。光照射在金属或绝缘体上时，除被表面反射掉一部分外，其余部分都被吸收，变为热能，使其温度升高。光照在半导体上，则和照在金属或绝缘体上截然不同。金属中自由电子很多，光照引起的导电性能的变化完全可以忽略。绝缘体在很高温度下都未能激发出更多的电子参加导电，这说明电子所受的束缚力很大，光照也不足以把电子释放出来。影响它的导电性能。在导电性能介于金属和绝缘体之间的半导体中，电子所受的束缚力远小于绝缘体，如可见光的光子能量，就能把它从束缚状态激发到自由导电状态，从而降低了它的电阻。这就是半导体的光电效应，它的应用就产生厂光敏电阻器件。
当半导体内局部区域存在电场时，光生载流子将被电场吸附，而形成电荷积累。电场两侧由于电荷积累而产生光生电压，这叫做光生伏特效应，简称光伏效应，这就是太阳电池的原理。现在我们知道.半导体在光照之下产生光伏效应的核心就是半导体内存在一个电场区。如何产生这个电场区呢?如果使两个导电型相反的半导体紧密接触，就能产生这个电场区。掺入杂质的半导体，比较容易产生使其具有导电性的载流子。能提供电子的掺杂半导体称为电子导电(N型)半导体，如掺磷
(P)的硅(Si)。能提供空穴的掺杂
半导体称为电子空穴。空穴导电
(P型)半导体，如掺硼(Ii)的硅单
独的N型和P型半导体都是电
中性的。因为掺到它们里面的杂
质是中性的。当两种不同类型半
导体接触时，N型半导体中电子
浓度比P型的高，而P型半导体
中空穴浓度比N型高，因此各
自向对方扩散，从而在界面的两
侧各自形成一层与多数载流子
电荷相反的离子区，称为耗尽
层，如图1—8c所示。在耗尽层
内形成一个静电场，阻挡双方的
多数载流子向对方继续扩散。这
样就造成了产生光伏效应的基
本条件。由于这个电场区产生在
P型和N 型半体的结合部，故
称为P—N结。实际上，硅太阳
电池的P—N结，并不是用两块
不同导电类型的半体接触形成
的，而是采用杂质热扩散技术形
成的，例如在一块P型半导体
内，扩散进足够量的N型杂质，
补偿原有的导电类型.，建立反
导电类型的方法。这样制造出来的太阳电池，就把太阳辐射能直接转换为电能的基本器件。
太阳能的另一种重要转换方式是转换成生物质能。生物质是有机物中所有来源于动、植物的可再生物质。动物以植物为生.而绿色植物通过光合作用将太阳能转变为生物质的化能，因此，生物质能都来源十太阳能。据估计，陆地上绿色植物利用的太阳能，约占到达地球表面太阳能的4‰~5‰，一相当于400亿kW。水下绿色植物利用的太阳能，估计比陆地上植物要多好几倍。
风能实际上也来自太阳能。地球大气层吸收太阳辐射而被加热，由干受热不均而产生压力差，形成空气流动，就产生风，这时，太阳能就转变为风的动力能了。同样，水力能也来自太阳能。地球表面的水吸收太阳能而被加热.水蒸发为水蒸气，升到高空遇冷凝结，下降为雨、雪。下降的水由高处流向低处.就形成江河，于是太阳能就转变为水流的动力能了。
三、太阳能的储存
太阳能的一个特点是，当有阳光照射时，就有太阳能，当阳光被遮蔽时，例如夜间或阴雨天气，就没有太阳能，或大大减少了，因此，它具有显著的不稳定性和间断性。为了满足生产和生活上连续和稳定的用能需求，就要设法弥补这个缺点。最简单的解决办法，就是设置辅助能源系统，如在太阳房内另装采暖炉，以便在没有太阳能可用时供暖。另一个方法，就是当有很多太阳能时.把多余的太阳能储存起来，留待没有太阳能时利用，换句话说，通过储能，把太阳能利用系统变成稳定不间断的能源系统。能量可以不同的形式储存.除热能外，还可以位能、动能、电能、化学能的形式储存，或利用太阳能发电后电解水，储存氢和氧，需要时供燃料电池发电用或直接用氢为燃料(液化储存)。
太阳能储热，就是将太阳能转换成热能，储存在储热介质中，保存在良好的保温条件之下，供需要时使用。太阳能储热可分为显热储热，潜热储热和可逆化学反应储热。按储热时间的长短可分为短期储热(一般为十几个小时)、中期储热(一般为3~5天)和长期储热(可达几个月)。根据热源和用热的情况，可以有低温储热(低于100℃)、中温储热(100 ℃~200 ℃)和高温储热(200℃以上)。显热储热就是利用物质温度升高时吸热，降低时放热的特性来实现的，储热介质可以用水、砂石、油或其他适当的物质。潜热储热是利用物质状态(固态、液态、气态)变化时吸收或放出热量来实现的，储热介质有石蜡、十水硫酸钠、六水氯化钙
等。可逆化学变化储热的例子如下:
（热）千焦)(64.63)(2KJ OH Ca +??→←??
O H CaO 2+ 以上化学方程式表示每克分子的氧化钙储热量为63. 64kJ 。
当利用太阳电池把太阳能直接转换为电能时，最方便的储能方法就是给蓄电池充电。各种储能的方案很多，就不一一列举了。下而给出两个表，由它可以看出各种不同储能方式和各种物质储存能量的概况。
第七节我国太阳能资源
要了解一个地方太阳能资源的多少，就要找出一种适当的衡量方法。太阳能变化较大，它依赖于很多因素，因此，对它的衡量也比较复杂。采用晴天率是一种方法，晴天率是指一年中晴天所占的比例。山于所谓晴天的日照也并不是同样的，晴天也并非整天都晴，阴天也并不是整天都阴，而且冬天的日照时间比夏天短得多，所以这种衡量方法很不准确。另一种方法是用一年中的日照时数来衡量，这种方法虽然比前·种方法准确一些，但是有日照的时间可能是大晴天，也可能是少云，到达地血的太阳辐射能量也不一样，所以这种方法然不够准确，只能做一个参考的标准。在我国，大约有2/3以上的地区，每年的日照时数在2000以上。比较准确的方法是实际测址太阳辐射能的方法。这种方法就是把一年中有日照时间的到达地平面上的太阳能测出，并累加起来，得到当地年太阳辐射总量。但是同一地点逐年的太阳辐射总量也并不是一成不变的，所以，采用多年的平均值，就能较准确地表达一个地力一的太阳能资源。但是，我国辐员辽阔，地理气象条件又很复杂，设认相气密的太阳辐射观测站，所需费用很大，人员也需很多，实行起来有相当大的困难。因此，对太阳能资源进行估算，仍然是一种可行的方法。
目前认为最优的经验公式如下：
Q =)(0bS a Q + (1—9)
式中Q —太阳总辐射，W/㎡；
Q 0一晴天时的太阳总辐射，W/㎡；
S —日照率（实际门照时数与可能日照时数的百分比，两者均可在当 地气象资源中在到)；
α、b —相关系数。
根据我国现有观测站的观测资料，确定出我国西北地区的相关系数a=0. 29 ,b=0. 557;其他地区α=0. 18,b 与空气中所含水蒸气有关，可用下式表示:
h
E b 111
.155.0+= (1一10) 式中h E —年平均绝对湿度。 国家气象局科学研究院根据全国近700个气象台(站)的观测数据，计算并绘制了中国太阳能资源分布图，如图1-9所示。
为了对中国太阳能资源的分布有个概括的了解，将全国分为五类地区，如
表1-6所示。
第八节太阳能利用的广阔前景
能源利用技术的发展是人类控制自然能力的个重要标志。没有煤的利用，工业革命是很难想像的。没有石汕和电力的利用，20世纪很多新技术和产业部门的产生和发展同样也是很难想象的。然而，随打社会生产的发展和能源利用规模日益扩大，总有一天目前人类依赖的矿物能源会被用尽。首先是石油，1973年世界性石油危机就给了人们一种切身感受。关于这个问题，我们必须及早做好准备。
很自然，人们首先就会想到太阳能，因为自然界中风、雨、雷、电，江河的奔流，汹涌的海浪，生物的繁衍，其能源无不来自太阳。太阳的能量是巨大的，而且是可以不断再生的，因此，实际上是取之不尽，用之不竭的。太阳能又是清洁的，不需担心它对环境产生污染和对人类造成危害。但是，太阳能的利用并不是没有困难的。太阳能分布在广大的地球表面，密度是很低的。要能付之实用，首先就要从很大的面积上把它收集起来，这就意味着需要大型的设备和相当大的投资。另外，由于地球的运动以及气象条件的变化，对于同一地点来说，所能接收到的太阳能是间断的、不稳定的，这就使它要么只能用作辅助能源，要么就增加储能装置，因血又要增加投资。
尽价有这么多空难，但是足在常规能源短缺与环境污染日益加剧的双重压力下，出于国家能源安全号虑和经济可持续发展的需要，世界各国都投入了巨大资金，加快太阳能利用技术的研发步伐。在太阳能热发电方面，美国加州建造的9套SEGS太阳热发电装置，最大的单套发电功率为80MW，总发电容量达354 M W。并采用了储能装置，可满足5O 万居民的能源需求，每年节约230万桶油，减少15.5万t的二氧化碳和114t的氧化氮污染。发电成本已降到8~12美分/(kW ?h)。2005年，我国首座70MW塔式聚光太阳能热发电电站成功并网，揭开了我国太阳能热发电个新的一页。
在光伏发电方面，除了单晶硅太阳电池外，多结非晶硅太阳电池、柔性衬底太阳池、多品薄膜太阳电池、化合物薄膜太阳电池、聚光太阳电池、有机太阳电池、纳米太阳电池、量子点太阳电池、染料太阳电池、叠层太阳电池等层出不穷，各种电池的转换效率也在不提高，世界太阳电池的产量也以每年35%的速度递增。近年来.我国光伏电池工业生产大幅长，2002年达到6MW,国家实施的送电到乡工程解决了700多个乡镇约300万偏远地区人口的基本用电问题；2003年我国龙伏电池产量达到12MW；2005年实际产量己达145MW。预计到2010年我国光伏电池产量将达到1200MW。
在太阳能利用方面，我国是世界上发展最快的国家。至2005年底，我国已建太阳房1514万㎡;太阳灶保有量达68.6万台。农业设施栽培面积达2300万亩；地膜覆盖面积总量达1.7亿亩；我国太阳能热水器总产量达到了1500万㎡、，总产值150亿元人民币、总保有7500万㎡。国家在十一五可再生能称发展规划中提出，到2010年和2020年，太阳能热水器的总保有量将分别达到1. 5亿㎡和3亿㎡的宏伟目标。目前、太阳能热水粉的利用也正在由单饨洗浴向工农业生产、珍筑节能的深度和广度拓跳。不难看出，太阳能利用有着非常广阔的前景。
太阳能电池基本特性测定实验 太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。 太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为23%,规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。 太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。我们开设此太阳能电池的特性研究实验，通过实验了解太阳能电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的物理实验，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。 【实验目的】 1. 无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线； UI U I曲线图；并测量太阳能变化关系，画出2. 有光照时，测量电池在不同负载电阻下，对IUP FF；及填充因子电池的短路电流、开路电压、最大输出功率SCaxOCm IU L的关系，求出它们的近似函数关系。与光照度 3. 测量太阳能电池的短路电流、开路电压SCOC 【实验仪器】 白炽灯源、太阳能电池板、光照度计、电压表、电流表、滑线变阻器、稳压电源、单刀开关 连接导线若干 供参考． 】【实验原理 区，pn区流向结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由太阳光照在半导体
非晶硅薄膜太阳能电池基础知识 一、优点： 1.光谱特性好（弱光性好、光谱吸收范围宽） 2.温度特性好（温度上升时电池效率下降很小） 3.成本能耗低（硅用量少:2um、生产温度底：200度） 4.生产效率高（连续，大面积，自动化生产） 5.使用方便（重量轻,厚度薄.可弯曲,易携带） 6.无毒无污染、美观大方 缺点： 二、非晶硅薄膜太阳能电池的四个效应： 1.光电效应 2.光致衰退效应（薄膜经较长时间的强光照射或电流通过,在其内部将产生缺陷而 使薄膜的使用性能下降,简称为S-W效应） 3.边缘效应（边缘效率比中心效率低） 4.面积效应（面积越大，效率越低） 三、结构 1.一般结构 2.非晶\微晶硅叠层结构
衬底：玻璃、不锈钢、特种塑料 TOC ：透明导电氧化膜（要求：透光性>80%、表面绒面度12~15% 面电阻R 9~13 Ω ） 四、原理 非晶硅太阳电池的工作原理是基于半导体的光伏效应。当太阳光照射到电池上时，电池吸收光层（i 层）能产生光生电子—空穴对，在电池内建电场Vb 的作用下，光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P 边，电子漂移到N 边，形成光生电动势VL, VL 与内建电势Vb 相反，当VL = Vb 时，达到平衡; IL = 0, VL 达到最大值，称之为开路电压Voc ; 当外电路接通时，则形成最大光电流，称之为短路电流Isc ，此时VL= 0;当外电路加入负载时，则维持某一光电压VL 和光电流IL 。其I--V 特性曲线见图 3 SiO2(20~40nm) TCO(700~1000nm) a-si(~300nm) SiO2(100nm) μc-Si (~1.7μm ) AZO (~100nm) Ag (130~200nm)
太阳能光伏发电必须掌握的基础知识 1、太阳能光伏系统的组成和原理 太阳能光伏系统由以下三部分组成： 太阳电池组件；充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。 太阳能光伏系统具有以下的特点： -没有转动部件，不产生噪音； -没有空气污染、不排放废水； -没有燃烧过程，不需要燃料； -xx 简单，维护费用低； -运行可靠性、稳定性好； -作为关键部件的太阳电池使用寿命长，晶体硅太阳电池寿命可达到25 年以上；根据需要很容易扩大发电规模。 光伏系统应用非常广泛，光伏系统应用的基本形式可分为两大类： 独立发电系统和并网发电系统。应用主要领域主要在太空航空器、通信系统、微波中继站、电视差转台、光伏水泵和无电缺电地区户用供电。随着技术发展和世界经济可持续发展的需要，发达国家已经开始有计划地推广城市光伏并网发电，主要是建设户用屋顶光伏发电系统和MW 级集中型大型并网发电系统等，同时在交通工具和城市照明等方面大力推广太阳能光伏系统的应用。 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到0.3~ 2W的 太阳能庭院灯，大到MW 级的太阳能光伏电站，如 3.75kWp 家用型屋顶发电设 备、敦煌10MW 项目。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结 构和工作原理基本相同。图4-1 是一个典型的供应直流负载的光伏系统示意图。其中包含了光伏系统中的几个主要部件：
光伏组件方阵： 由太阳电池组件（也称光伏电池组件）按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。 蓄电池： 将太阳电池组件产生的电能储存起来，当光照不足或晚上、或者负载需求大于太阳电池组件所发的电量时，将储存的电能释放以满足负载的能量需求，它是太阳能光伏系统的储能部件。目前太阳能光伏系统常用的是铅酸蓄电池，对于较高要求的系统，通常采用深放电阀控式密封铅酸蓄电池、深放电吸液式铅酸蓄电池等。 控制器： 它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳电池组件和蓄电池对负载的电能输出，是整个系统的核心控制部分。随着太阳能光伏产业的发展，控制器的功能越来越强大，有将传统的控制部分、逆变器以及监测系统集成的趋势，如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成了上述三种功能。 逆变器： 在太阳能光伏供电系统中，如果含有交流负载，那么就要使用逆变器设备，将太阳电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载需要的交流电。 太阳能光伏供电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下，将太阳电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电，如果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电，对于含有交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器将直流电转换成交流电。光伏系统的应用具有多种形式，但是其基本原理大同小异。对 于其他类型的光伏系统只是在控制机理和系统部件上根据实际的需要有所不同，下面将对不同类型的光伏系统进行详细地描述。 直流负载的光伏系统 2、光伏系统的分类与介绍 小型太阳能供电系统（Small DC ;简单直流系统（Simple DC ;大型太阳能供
第四章
4.1 3 4.2 4.3 3 4.4 4.5 4.6
太阳电池基础
光生伏特效应 光生载流子的浓度和电流 太阳电池的伏安特性 太阳电池的性能表征 太阳电池的测试技术 太阳电池的效率分析
4.6 太阳电池效率分析-极限效率
太阳电池的理论效率
VOC I SC ? FF ?? ?100% Pin
当入射太阳光谱AM0或AM1.5确定后， 为获得较高的转换效率， 需要增加Voc、Isc和FF
填充因子FF
在理想情况下（当voc>10），填充因子FF仅是开路电压Voc的函数
Voc的函 数
voc ? ln（voc ? 0.72） q FF ? voc ? Voc , voc ? 1 kT
4.6 太阳电池效率分析-极限效率
短路电流Isc
I sc ? ? I L I L ? qAG ? Le ? W ? Lh ? ,
假设到达电池表面的每一个能量大于材料禁 带宽度Eg的光子，会产生一个电子-空穴对。 将光通量对波长进行积分，可以得到产生率G。
开路电压Voc
Voc ?
2
? kT ? I L ln ? ? 1? q ? I0 ?
? Eg ? I 0 =1.5 ? 10 exp ? ? ? kT ? ?
5
Eg ) I0∝ ni ? N C N V exp(? kT
禁带宽度Eg减小，I0增加，Voc减小
4.6 太阳电池效率分析-极限效率
最佳带隙宽度
禁带宽度Eg减小
Isc增加
Voc减小
太阳能电池基本特性的测量 太阳能的利用和太阳能电池特性研究是21世纪新型能源开发的重点课题。目前硅太阳能电池应用领域除人造卫星和宇宙飞船外，已大量用于民用领域：如太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、太阳能乡村电站等。太阳能是一种清洁、“绿色”能源,因此，世界各国十分重视对太阳能电池的研究和利用。本实验的目的主要是探讨太阳能电池的基本特性，太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子能量转换为电能。 【实验目的】 1． 在没有光照时,太阳能电池主要结构为一个二极管，测量该二极管在正向偏压时的伏安 特性曲线，并求得电压和电流关系的经验公式。 2． 测量太阳能电池在光照时的输出伏安特性,作出伏安特性曲线图，从图中求得它的短路 电流(SC I )、开路电压(OC U )、最大输出功率m P 及填充因子FF ， )]U I /(P FF [OC SC m ?=。填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。 3． 测量太阳能电池的光照特性：测量短路电流SC I 和相对光强度0J /J 之间关系，画出SC I 与相对光强0J /J 之间的关系图；测量开路电压OC U 和相对光强度0J /J 之间的关系,画出OC U 与相对光强0J /J 之间的关系图。 【实验原理】 太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，在没有光照时其正向偏压U 与通过电流I 的关系式为: )1e (I I U o -?=β (1) (１)式中，o I 和β是常数。
由半导体理论，二极管主要是由能隙为V C E E -的半导体构成,如图１所示。C E 为半导体导电带，V E 为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的影响而产生光电流。 假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源（光照产生光电流的电流源)、一个理想二极管、一个并联电阻sh R 与一个电阻s R 所组成,如图2所示。 图2中，ph I 为太阳能电池在光照时的等效电源输出电流，d I 为光照时通过太阳能电池内部二极管的电流。由基尔霍夫定律得: 0R )I I I (U IR sh d ph s =---+ (2） (2）式中,I 为太阳能电池的输出电流,U 为输出电压。由(1)式可得， d sh ph sh s I R U I )R R 1(I --=+ （３) 假定∞=sh R 和0R s =,太阳能电池可简化为图3所示电路。 这里,)1e (I I I I I U 0ph d ph --=-=β。 在短路时，0U =，sc ph I I =; 而在开路时,0I =,0)1e (I I oc U 0sc =--β; ∴]1I I ln[1U 0 sc OC +β = （４)
太阳能知识 剩下约1 .5X10 A17千瓦.小时，数值约为美国1 9 7 8年所消费能6 0 0 0倍。未被吸收或散射而能够直达地表的太阳幅射能称为「直接」幅射能；而被散射的幅射能，则称为「漫射」 （diffuse）幅射能，地表上各点的总太阳幅射能即为直接和漫射幅射能二者的总和。 太阳能热利用 （一）太阳能集热器 太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需。 太阳能集热器（solar collector）在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装 置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器.按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。 另外还有一种真空集热器一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年 以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。 （二）太阳能热水系统 早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如 电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或 温度的装置以及接到负载的管路等。因此，除大型热水系统或需要较高水温的情形，才强制循环 式
1. 太阳能热水器 太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。1998 年世界太阳能热水器的总保有量约5400 万平方米。按照人均使用太阳能热水器面积，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分别为1平方米/人和0. 7平方米/人。日本有20%的家庭使用太阳能 热水器，以色列有80％的家庭使用太阳能热水器。 20 多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用。70年代后期开始开发家用热水器。目前全国有500多个热水器生产厂家，1998 年的产量约400 万平方米，总安装量约1400 万平方 米，产量占世界第一位。我国太阳能热水器平均每平方米每年可节约100 150公斤标准煤。 80年代后期，我国开始研制高性能的真空管集热器。清华大学开发的全玻璃真空管集热器结构 简单，类似拉长的暖水瓶，内管外表面上选择性吸收涂层是其关键技术。全玻璃真空管集热器已 经实现了产业化，目前全国有60多个全玻璃真空管集热器生产厂，年产300 多万只真空管。80 年代后期至90年代初，北京市太阳能研究所相继在我国政府、UNDP支持下，并与德国合作研 制成功热管式真空管集热器，1996年与德国DASA公司合资建立了热管式真空管集热器生产厂， 实现了规模化生产，1998 年生产了11 万只真空管，产品销往国内外。 目前在市场上占主导地位的太阳能热水器主要有平板型和真空管型两种。平板型太阳能热水器国 内市场份额约65%；真空管热水器分全玻璃和热管式两种，国内市场份额约35%。目前太阳能 热水器主要用于家庭，其次是厂矿、机关、公共场所等。 我国的太阳能热水器工业逐步走向成熟，除了技术不断改进、产品质量不断提高外，几种热水 器的国家标准已经颁布并开始实施。如《平板热水器热性能评价实验方法) (GB4271-84 )、《平 板热水器产品技术指标)( GB6424--86 )、《家用热水器热性能实验方法)( GB12915 一91)、全玻璃真空管集热器) (GB/T17049--1997 )等。但同时应当看到，我国太阳能热水器市场还远 没有开发出来，热水器的户用比例只有3%，与日本的20%和以色列的80%相比相差甚远，因此中国的市场容量还非常巨大。 2．太阳能空调降温。 就世界范围而言，太阳能制冷及在空调降温上应用还处在示范阶段，其商业化程度远不如热水器 那样高，主要问题是成本高。但对于缺电和无电地区，同建筑结合起来考虑，市场潜力还是很大的。我国"九五"期间，太阳能空调降温示范工程列入国家技术攻关项目，广州能源所和北京市 太阳能研究所分别进行平板集热器和真空管集热器的示范工程。西北工业大学对除潮降温系统进 行了基础性的研究工作，研究工作重点是寻找高效吸收和蒸发材料，优化系统热特性，建立数学模型和计算机程序，研究新型制冷循环等。实验室建立了除潮系统的样机和使用条件。 3．太阳能热发电太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能 热利用的重要方面。80年代以来美、欧、澳等国相继建立起不同型式的示范装置，促进了热发电技术的发展。世界现有的太阳能热发电系统大致有三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。
一,基础知识 (1)太阳能电池的发电原理 太阳能电池是利用半导体材料的光电效应,将太阳能转换成电能的装置. ?半导体的光电效应所有的物质均有原子组成,原子由原子核和围绕原子核旋转的电子组成.半导体材料在正常状态下,原子核和电子紧密结合(处于非导体状态),但在某种外界因素的刺激下,原子核和电子的结合力降低,电子摆脱原子核的束搏,成为自由电子. 光激励 核核 电子 空穴电子 电子对?PN 结合型太阳能电池 太阳能电池是由 P 型半导体和 N 型半导体结合而成,N 型半导体中含有较多的空穴,而P 型半导体中含有较多的电子 ,当 P 型和 N 型半导体结合时在结合处会形成电势当芯 片在受光过程中,带正电的空穴往 P 型区移动,带负电子的电子往 N 型区移动,在接上连线和负载后,就形成电流.. (2)太阳能电池种类 － ＋＋－ － ＋P 型
铸 造 2 工 PN 结合（正面 N 极,反 面 P 极 ） 减 反膜形成 通过电极,汇集电 ※在现在的太阳能电池产品中,以硅半导体材料为主,其中又以单晶硅和多晶硅为代表.由于 其原材料的广泛性,较高的转换效率和可靠性,被市场广泛接受.非晶硅在民用产品上也有 广泛的应用（如电子手表,计算器等）,但是它的稳定性和转换效率劣于结晶类半导体材料. 化合物太阳能电池由于其材料的稀有性和部分材料具有公害,现阶段未被市场广泛采用. ※现在太阳能电池的主流产品的材料是半导体硅,是现代电子工业的必不可少的材料,同时 以氧化状态的硅原料是世界上第二大的储藏物质. ※京瓷公司早在上世纪的八十年代就认识到多晶硅太阳能电池的光阔前景和美好未来,率先 开启多晶硅太阳能电池的工业化生产大门.现在已经是行业的龙头,同时多晶硅太阳能电 池也结晶类太阳能电池的主流产品（太阳能电池的 70%以上）. （3）多晶硅太阳能电池的制造方法 空间用 民用 转换效率:24% 转换效率:10% 转换效率:8% （1400 度以上） 破锭(150mm *155mm ) N 极烧结 电极 印刷 （ 正 反
太阳能电池的分类简介 （1）硅太阳能电池 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%（截止2011，为18%）。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降 低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅 薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代 产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低 廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转 换效率为18%，工业规模生产的转换效率为10%（截 止2011，为17%）。因此，多晶硅薄膜电池不久 将会在太阳能电池市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。
2）多晶体薄膜电池 多晶体薄膜电池硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产 品。 砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率 可达28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光学 带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热 不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAs 材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了用 GaAs电池的普及。 （3）有机聚合物电池 以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本低等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。 （5）有机薄膜电池 有机薄膜太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。如今量产的太阳能电池里，95%以上是硅基的，而剩下的不到5%也是由其它无机材料制成的 6）染料敏化电池 染料敏化太阳能电池，是将一种色素附着在TiO2粒子上，然后浸泡在一种电解液中。色素受到光的照射，生成自由电子和空穴。自由电子被TiO2吸收，从电极流出进入外电路，再经过用电器，流入电解液，最后回到色素。染料敏化太阳能电池的制造成本很低，这使它具有很强的竞争力。它的能量转换效率为12%左右。 （7）塑料电池 塑料太阳能电池以可循环使用的塑料薄膜为原料，能通过“卷对卷印刷”技术大规模生产，其成本低廉、环保。但塑料太阳能电池尚不成熟，预计在未来5年到10年，基于塑料等有机材料的太阳能电池制造技术将走向成熟并大规模投入使用。 太阳能工作原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能发电有两种方式，一种是光一热一电转换方式，另一种是光一电直接转换方式。其中，光一电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光一电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种大有前途的新型
第一章太阳能基本知识 第一节太阳能的来源 太阳从东方升起，到西方降落，太阳带来了温暖.使生物和人类生长，发育，这是人们听熟悉的自然现象。此外，太阳照射的变化，还引起四季和昼夜的更替，造成大气层中的风、雨、雷、电。那么，它的能量是从哪里来的呢?是我们要考察的问题。 首先，我们要了解太阳的构造。简单地说，太阳是一个炽热的大气体它的直径大约为139万km(万公里)，是地球直径的109倍，它的体积是地的130万倍，而它的质量为地球的33万倍，所以，它的密度只是地球的1/4。 太阳通常可分为内球和太阳大气两大部分。内球的外层是处于对流之中的流体区域；太阳大气又分为两层，其底层称为光球，就是我们平常所能看见的部分，它的上面是厚约几千公里的色球层，最外面是一层密度很小的日冕，它的形状不规则，而且经常变化。从太阳球心到平均半径为1/4的范围内，含有总质量的40%，温度高达1500万℃（万摄氏度)，密度超过100g/cm3(克/厘米3）；在平均半径为70%处，温度降至50万℃；在外面的对流层，温度进一步降至约6000 0℃，密度降至1×10-8g/cm3。 太阳的主要成份是氢和氮，其中氢约占78%，氦约占20%。在异常的高温、高压下，原子失去了全部或大部核外电子，它们在高速运动和互相碰撞之中，发生多种核反应。其中最主要的是氢核聚合成氦核反应，称为热核反应在这种反应中，每1g(克)氢变为氮时，质量损失0. 0072g。太阳每秒钟将6亿多吨氢变为氮，损失质量427万t(万吨)，这些质量转化为能量发射出来.总功率相当于3. 9×1020 M W(兆瓦)。根据地球和太阳的相对位置可知，太阳总辐射能量中，只有二十二亿分之一到达地球大气层的上界，大约为1亿7300万MW。由于大气层的散射和吸收，最后达到地球表面的太阳辐射功率大约为8500万MW。这仍然是全球发电容量的数十万倍。尽管太阳的发射功率如此巨大，但是，太阳的质量毕竟太大了，照这样消耗下去，仍然能够维持几十亿年。 第二节太阳常数 太阳常数是在日地平均距离处(这个平均距离大约为1亿5000万km)地球大气层外、垂直于太阳光线的平面上，单位面积、单位时间内所接收到的太阳辐射能。掌握太阳常数的精确值以及太阳辐射的光谱分布，不仅对地球物理学有重要意义，而且对太阳能利用技术的研究和开发，也有重要的意义。所以，多年来人们利用高空飞机、气球以及空间飞行器，对太阳辐射进行精确测量，并推算出太阳常数值。上世纪60年代根据美国航空和航天局、美国材料及试验学会测定，太阳常数为1353W/m2(瓦/米2)。1981年10月，世界气象组织仪器和观测方法委员会在墨西哥召开的第八届会议上，通过了近年来大量实测结果，建议确定太阳常数为(1367士7) W/m2。看来，太阳常数虽然随时间有所变化，但其变化是在测量精确度围以内的。对于太阳能利用技术的研究和开发来说，完全可以把它当作一个常数来处理。 太阳常数是指大气层外垂直于太阳光线的平面上的辐射强度。太阳辐射在穿过大气层时被减弱，这种减弱主要是由于大气的各种成分的吸收和散射引起的。大气中的各种成分对各种不同波长的太阳辐射的吸收和散射的作用是不同的，但总的说来，在地面上测得的最大的垂直于太阳辐射的平面上的辐射强度大约是太阳常数的80%，也就是说，被大气吸收和散射的太阳辐射至少占太阳常数的20%左右。过去对太阳常数的测量，都是根据在大气层中的测量结果，进行估算的。自从有了人造卫星和宇宙飞船，就可以在大气层外，对太阳常数进行直接测量了。 第三节太阳光谱
第四章 太阳电池基础 光生载流子的浓度和电流4.2太阳电池的测试技术4.4光生伏特效应34.1太阳电池的伏安特性34.34.5太阳电池的效率分析 太阳电池的性能表征4.6
太阳电池基本结构 以晶体硅太阳电池为例。 （1）以p型晶体硅半导体材料为衬底； （2）为了减少光的反射损失，常制作绒面减反结构（3）采用扩散法在硅衬底上制作重掺杂的n型层（4）PECVD生长SiO 减反层 2 （5）在n型层上面制作金属栅线，作为正面接触电极（6）在衬底背面制作金属膜，作为背面欧姆接触电极
半导体 吸收光子产生电子空穴对，电子空穴对在p-n结内建电场作用下分离，从而在p-n结两端产生电动势。 p-n结是太阳电池的核心 光生载流子形成一个与热平衡结电场方向相反的电场，使得势垒降低；光生电流与正向结电流相等时，pn结建立稳定的电势差，即光生电压 Electric Field
载流子运动的角度 太阳电池工作原理：当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时，其中 的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成 能量大于禁带宽度E g 自由电子，价带中留下带正电的自由空穴，即电子—空穴对，通常 称它们为光生载流子。自由电子和空穴在不停的运动中扩散到p-n结的空间电荷区，被该区的内建电场分离，电子被扫到电池的n型一例，空穴被扫到电池的p型一侧，从而在电池上下两面（两极）分别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”，即“光伏效应”。如果在电 池的两端接上负载，在持续的太阳光照下，就会不断有电流经过负载。这就是太阳电池的基本工作原理。
能带的角度 持续光照条件下，大量的光生载流子产生，光生电子和空穴被源源不断地分别扫到n型和p型一两侧，致使n区和p区费米能级的分裂，若太阳电池断路，光生电压V即为开路电压V 。若外电路短路，pn结正向电流为 oc 零，外电路电流为短路电流，理想情况下也就是光电流。
太阳能知识简介 一、太阳能常识问答 1．什么是太阳能？太阳是一个炙热的气态球体，它表面温度约为6000摄氏度。她不断向宇宙空间发射电磁波，包括紫外线、可见光和红外线等，所谓太阳能实际上就是指太阳的辐射能量。其主要能量集中在0.3μ~3.0μ（微米）的波段，因此太阳辐射为“短波辐射”。到达地表水平面上的太阳辐射包括直接辐射和散射辐射两部分。 2．太阳能量有多大？太阳辐射的能量是巨大的，到达地球表面的太阳能总功率为1.7x1017瓦，相当于全世界发电量的几十万倍。另外有一个术语叫太阳常数，指的是：日地平均距离时，地球大气层上界垂直于太阳光线表面的单位面积上，单位时间所接受到的太阳辐射通量，国际通用标准为1353瓦/米2。那么太阳辐射穿过大气层时，受到空气分子、水蒸气和灰尘的散射和吸收，会显著衰减。对于某一地区来讲，一年总会有一天，当天空情况极为良好的时候，所接受到的太阳辐射能量最接近太阳常数，但这一天并不一定是夏天。不同地区差异很大，各地气象单位一般都有当地一年的太阳辐射观测数据。3．一平方米太阳能热水器能节约多少能源？减少多少大气污染？以北京为例，每平方米采光面积太阳能热水器，每年可节约标煤120kg，二氧化碳216kg。
4．什么是选择性吸收涂层？ 由于太阳能的主要能量是集中在0.3~3.0μ（微米）的波段，五十年代末，以色列科学家Tabor提出了光谱选择性吸收理论。他要求吸收部件表面在0.3μ~2.5μ太阳光谱内具有较高吸收率（α），同时在2.5μ~5.0μ红外光谱范围内保持尽可能地的热发散率（ε），换句话说就是使吸收表面最大限度的吸收太阳辐射的同时尽可能减小其辐射热损。这种表面涂层就是所谓选择性吸收涂层。显而易见，涂层的两个重要参数α、ε对提高集热器的热效率起着至关重要的作用。在1981~1983年间，桑普研制成功了铝阳极化电解着色选择性吸收涂层，太阳吸收率为α=0.92~0.96、发射率ε=0.10~0.20。1986~1988年研制成功黑钴选择性吸收涂层。该涂层具有良好的光谱选择性(α=0.92~0.96ε=0.06~0.08)，适合应用在工作温度较高的真空集热管上。采用该涂层生产φ65热管式真空集热管，其性能已达到荷兰菲利普公司同类产品的水平。 二、太阳能热水器常识 1．太阳能热水器是如何工作的？ 太阳能热水器都是靠集热器部分吸收太阳辐射，集热器表面上的吸收膜层完成光热转换过程，通过热传导和对流，将热量传导给水箱中的水，从而把储水箱中的冷水加热成热水。 2．哪些因素影响热水器的工作效率？
光伏发电基础知识 1、太阳电池的基本特性 太阳电池的输出受日照强度、电池结温等因素的影响，当结温增加时，太阳电池的开路电压下降，短路电流稍有增加，最大输出功率减小，当日照强度增加时，太阳电池的开路电压变化不大，短路电流增加，最大输出功率增加，在一定的温度和日照强度下，太阳电池具有唯一的最大功率点，电池工作在该点时，能输出当前温度和日照条件下的最大功率。 2、单晶硅电池 单晶硅是用高纯度的多晶硅在单晶炉里拉制而成。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅，单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅，硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，在电池制作中，一般都采用表面结构化，发射区钝化，分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池，提高转化效率主要是单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺，目前转换效率达到18%-20%，最高达24%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。 3、多晶硅电池 多晶硅是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同，则这些晶粒结合起来，就结成多晶硅，多晶硅可做拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面，多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳电池的光电效率则要比单晶硅低，其光电转换效率为12%-15%之间，最高已达18%，但相对单晶硅光电池具有生产成本低，同时多晶硅光电池没有光致衰退效应，材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响，是国际上掀起的前沿性研究热点。 4、非晶硅电池 非晶硅是一种直接能带半导体，它的结构内部有许多所谓的“悬键”。也就是没有和周围的硅原子成键的电子，这些电子在电场作用下就可以产生电流，非
太阳能集热工程必备知识 近来石油价格飞涨，煤炭资源紧张，宾馆、洗浴中心的成本费用越来越高，由于环保意识的强化，有识之士、精明老板逐渐把目光投向了太阳能的利用。作者通过近7年来北京邮电大学、华油三中、铁道部四方车辆厂、青岛海尔新材料公司、青岛水晶之恋洗浴中心、威海教师之家、大同煤矿、山东新汶煤矿、徐州、大连、四平、哈尔滨、酒泉、大理、拉萨、合肥、鄂州、桂林等地大型集热工程的设计安装，总结如下，以便与客户及同行交流。 一、太阳能热水工程的一般形式和优缺点： 1、分体式强制循环型： 真空管集热器通过管道与储水箱相连，根据太阳能真空管的水温与水箱的水温之差，用循环泵使太阳能真空管的水与水箱的水进行强制热交换。即太阳能真空管的水温高于水箱水温5度—10度时，循环泵工作，将水箱的水抽到太阳能真空管集热器底部，集热器上部的热水从而顶入水箱；当太阳能真空管的热水与水箱水温基本平衡（≤2度）时，循环泵停止工作，这样不断提高水箱的水温。这种方式热效率高，水箱提温快，但需要增加循环泵的费用。 有的用户采用定温出水式，即当太阳能集热器的水温高于设定值1时，向集热器供自来水，将集热器的热水顶入水箱，当太阳能集热器的水温低于设定值2时，停止供水。这种办法好处是成本低，但要随季节不同调整设定值，不太方便。 有的用户将上述两种方法结合起来,即水满后,再温差循环,这样做的好处是水箱初水温较高;但弊端是阴雨天需修改调数据,这是很麻烦的. 2、联体式自然循环型： 真空管集热器直接与水箱相连，太阳能真空管的水温升高时热水进水箱上部，温度较低的水入真空管，这样周而复始，提高水箱水温。成本虽然较低，但是效率差.有的用户采用家用太阳能热水器串联成排组合法,虽安装简单,但不利于随时取热水,安装时各水箱还需在同一水平位置，困难较大。另外,成本并不低.这种方法只适合600升以下的热水小工程. 二、对全自动控制柜功能的一般要求： 1、自动检测并控制水箱的水位，因为水箱的水温一般大于63℃，传感器容易长水垢，因此水位传感器必须具有防水垢功能； 2、自动检测太阳能集热器和水箱的水温，并能自动测算出两水温之差； 3、自动测量水箱的水温，并能控制辅助加热器的开、关； 4、自动测量可能结冰的管道温度，能自动防止结冰； 5、自动防止电加热器干烧； 6、精度达千分之一的温控恒温出水功能； 7、上述任何功能都可做定时控制，每天可定时10次以上； 8、漏电时在0.1秒内能够自动切断电源；功率大于设计值时能够自动切断电源； 9、以上任何功能在断电状态下可做到长达一年以上的记忆； 10、功率电器（大于2KW）控制部件必须是3C认证、名牌产品。 三、太阳能集热工程一般计算方法：
光伏发电基本知识 太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指 置。 应用范围 理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。目前多晶硅电池效率在16至17%左右，单晶硅电池的效率约18至20%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。到2009年，中国并网发电还未开始全面推广，不过，2008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的。 发展前景 据预测，太阳能光伏发电在21
到203030%以上，而太阳能 10%以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80%以上， 太阳能发电将占到60% [2]在当今油、碳等能源短缺的现状下，各国都加紧了发展光伏的步伐。美国提出“太阳能先导计划”意在降低太阳能光伏发电的成本，使其2015年达到商业化竞争的水平；日本也提出了在2020年达到28GW的光伏发电总量；欧洲光伏协会提出了“setfor2020”规划，规划在2020年让光伏发电做到商业化竞争。在发展低碳经济的大背景下，各国政府对光伏发电的认可度逐渐提高。 光伏发电系统 系统分类 1、独立光伏发电也叫离网光伏发电。主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若要为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。独立光伏电站 伏发电系统。2、并网光伏发电就是太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电这后直接接入公共
太阳能电池板基础知识详解 2010年07月29日 15:21 一基础知识 (1)太阳能电池板的发电原理 太阳能电池是利用半导体材料的光电效应,将太阳能转换成电能的装置. ●半导体的光电效应 所有的物质均有原子组成,原子由原子核和围绕原子核旋转的电子组成.半导体材料在正常状态下,原子核和电子紧密结合(处于非导体状态),但在某种外界因素的刺激下,原子核和电子的结合力降低,电子摆脱原子核的束搏,成为自由电子. ●PN 结合型太阳能电池 太阳能电池是由P 型半导体和N 型半导体结合而成,N 型半导体中含有较多的空穴,而P 型半导体中含有较多的电子,当P 型和N 型半导体结合时在结合处会形成电势当芯片在受光过程中,带正电的空穴往P 型区移动,带负电子的电子往N 型区移动,在接上连线和负载后,就形成电流. (2)太阳能电池种类 ※在现在的太阳能电池产品中,以硅半导体材料为主,其中又以单晶硅和多晶硅为代表.由于其原材料的广泛性,较高的转换效率和可靠性,被市场广泛接受.非晶硅在民用产品上也有广泛的应用(如电子手表,计算器等),但是它的稳定性和转换效率劣于结晶类半导体材料.化合物太阳能电池由于其材料的稀有性和部分材料具有公害,现阶段未被市场广泛采用. ※现在太阳能电池的主流产品的材料是半导体硅,是现代电子工业的必不可少的材料,同时以氧化状态的硅原料是世界上第二大的储藏物质. (3)多晶硅太阳能电池的制造方法 (4)太阳能电池关连的名称和含义 ●转换效率 太阳能电池的转换效率是指电池将接收到的光能转换成电能的比率 ※标准测试状态 由于太阳能电池的输出受太阳能的辐射强度,温度等自然条件的影响,为了表述太阳能电池的输出和评价其性能,设定在太阳能电池板的表面温度为25 度,太阳能辐射强度为1000 ｗ/㎡、分光分布AM1.5 的模拟光源条件下的测试为标准测试状态. 小知识 晶硅类理论转换效率极限为29%,而现在的太阳能电池的转换效率为17%～19%,因此,太阳能电池的技术上还有很大的发展空间 ●太阳能电池输出特性 【太阳能电池电流---电压特性(I-V 曲线)】 ●太阳能电池对环境的贡献 ①对防止地球温暖化,减轻对地球环境的贡献 从太阳能发电系统排放的二氧化碳,即使是考虑其生产过程的排放量,也绝对少于传统的燃料发电设备,是防止地球温暖化的环保设备.同时在发电时,不排放氧化硫,氧化氮等污染物,减轻了对环境的压力. 例:3ｋW 太阳能发电系统对环境污染物的削减量
太阳能知识 太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。太阳向宇宙空间发射的辐射功率位3。8×10^23kW 的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，其功率为8×10^13kW。 20世纪以来，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。化石能源资源的有限性，以及他们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。从资源、环境、社会发展的需求看，开发和利用新能源和可再生能源是必然的趋势。 在新能源和可再生能源家族中，太阳能成为最引人注目，开展研究工作最多，应用最广的成员。一般认为太阳能是源自氦核的聚合反应。太阳幅射能穿越大气层，因受到吸收、散射及反射的作用，故能够直接到达地表的太阳幅射能仅存三分之一，又其中７０％是照射在海洋上，于是仅剩下约１．５×１０^17千瓦．小时，数值约为美国１９７８年所消费能６０００倍。未被吸收或散射而能够直达地表的太阳幅射能称为「直接」幅射能；而被散射的幅射能，则称为「漫射」（ｄｉｆｆｕｓｅ）幅射能，地表上各点的总太阳幅射能即为直接和漫射幅射能二者的总和。 太阳能热利用 (一)太阳能集热器 太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需。 太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中,接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器.按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。另外还有一种真空集热器一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。 (二)太阳能热水系统 早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。因此，除大型热水系统或需要较高水温的情形，才强制循环式
太阳能产品基础知识 一、太阳能电池 （一）工作原理 太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。（二）不同太阳能电池的特性 图示 非晶硅太阳能电池组件 单晶硅太阳能电池组件多晶硅太阳能电池组件 特点·结晶初期质量不稳定，效率 低，最后趋于稳定 ·容易大批量生产 ·色彩为暗红色 ·低电流、冷光工作 ·特性稳定，效率高 ·外形单一 ·黑色 ·可做到较大电流 ·特性稳定，效率高 ·外形多样化（对硅晶体再加 工） ·质硬、不可卷曲 ·深蓝色 ·可做到较大电流 变换效率 （%） 6～1015～1712～14 电压值 DIV 0.750.50.5V （三）我司草坪灯太阳能电池制作流程 1、激光切割，根据产品与订单需要进行电流与电压进行激光切割，单片筛选测试 2、拼装、焊接（铜线与铜带焊接） 3、封装：有层压和灌胶两种方式。 例：灌胶流程激光切割---分检---测试---入库---焊片---排片---正负极焊接---半成品测试---灌胶---抽汽泡---烘烤---贴保护膜---检测测试---包装---入库（层压板结构雷同）
灌胶SOLAR板：比较便于生产，使用年限较短，阳光是晒后表面易发生黄变，一般为一年（之后效率下降） 层压SOLAR板：不良率较高，寿命较长，外观平整，怕冲击，不能用于脚踩（脚踏板）的产品 4、电池组件与电池常规搭配 4片晶片 1.2*1（蓄电池个数） 8片晶片 1.2*2（蓄电池个数） 12片晶片 1.2*3（蓄电池个数） 二、蓄电池(二次可充电电池) （一）工作原理：蓄电池可以将电能转换为化学能而储存起来，在用电时再将化学能转变为电能，是一种供电方便、安全可靠的直流电源。它的工作原理就是把化学能转化为电能。由 于太阳能照明系统蓄电池的充电直接由太阳能电池提供，能确保负载能持续有效的 供电。 (二)分类:Ni-cd、Ni-mH、铅酸、锂电池 1、V=1.2V（0.8~1.35V）；可充碱性电池（2000 mAH) 2、容量 Ni-cd AA 下限200~900mA上限。 Ni-mH AA 下限250~2200 mA上限。 Ni-mH AAA 下限200~1200mA上限。 3、温度特性：Ni-cd:-20-60℃ Ni-mH:-20~45℃ 4、充电电阻：小于35mΩ (内阻) 5、一般标识：Ni-cd AA 600mAh 1.2V，具体使用以订单要求为准 6、Ni-cd 存在记忆性，最好是充饱电放完电，具体使用以订单要求为准 7、电池寿命：完全充放电次数大于等于500次 三、LED的知识介绍 (一)LED照明术语