【电池计算公式】电池片转换效率计算公式
光照强度—以AM1.5为标准，即1000W/m2
暗电流比例—Irev>6电池片所占比例
低效片比例—P156Eff<14.5%电池片所占比例
太阳能电池片功率计算公式
电池片制造商在产品规格表中会给出标准测试条件下的太阳电池性能参数：一般包括有短路电流Isc;开路电压Voc;最大功率点电压Vap;最大功率点电流Iap;最大功率Pmpp; 转换效率Eff等。标准测试条件下，最大功率Pmpp与转换效率之间有如下关系：Pmpp = 电池面积(m2)*1000(W/m2)*Eff
举例如下：
产品类型转化效率(%) 功率(W)
单晶125*125 15 2.22855
单晶156*156 15 3.58425
多晶125*125 15 2.34375
多晶156*156 15 3.6504
注1：测试条件符合AM1.5太阳光谱的辐照强度1000W/m2，电池温度25℃，测试方法符合IEC904-1，容许偏差Efficiency ±5% REL。
注2：AM1.5
AM是air mass的简称,意思是大气质量。
AM1.5是一种条件，它描述太阳光入射于地表之平均照度，其太阳总辐照度为1000W/m2;太阳电池的标定温度为25±1℃。
注3：IEC904-1
IEC：国际电工委员会，international electrotechnical commission。
IEC904等同于GB/T6495。
注4：REL ：rate of energy loss 能量损耗率
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光伏发电系统设计计算公式 1、转换效率： η= Pm（电池片的峰值功率）/A（电池片面积）×Pin（单位面积的入射光功率） 其中：Pin=1KW/㎡=100mW/cm2。 2、充电电压： Vmax=V额×1.43倍 3.电池组件串并联 3.1电池组件并联数=负载日平均用电量（Ah）/组件日平均发电量（Ah） 3.2电池组件串联数=系统工作电压（V）×系数1.43/组件峰值工作电压（V） 4.蓄电池容量 蓄电池容量=负载日平均用电量（Ah）×连续阴雨天数/最大放电深度 5平均放电率 平均放电率（h）=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度 6.负载工作时间 负载工作时间（h）=∑负载功率×负载工作时间/∑负载功率 7.蓄电池： 7.1蓄电池容量=负载平均用电量（Ah）×连续阴雨天数×放电修正系数/最大放电深度×低温修正系数 7.2蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压 7.3蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量 8.以峰值日照时数为依据的简易计算 8.1组件功率=（用电器功率×用电时间/当地峰值日照时数）×损耗系数 损耗系数：取1.6～2.0，根据当地污染程度、线路长短、安装角度等； 8.2蓄电池容量=（用电器功率×用电时间/系统电压）×连续阴雨天数×系统安全系数 系统安全系数：取1.6～2.0，根据蓄电池放电深度、冬季温度、逆变器转换效率等； 9.以年辐射总量为依据的计算方式 组件（方阵）=K×（用电器工作电压×用电器工作电流×用电时间）/当地年辐射总量 有人维护+一般使用时，K取230；无人维护+可靠使用时，K取251；无人维护+环境恶劣+要求非常可靠时，K取276； 10.以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算 10.1方阵功率=系数5618×安全系数×负载总用电量/斜面修正系数×水平面年平均辐射量 系数5618：根据充放电效率系数、组件衰减系数等；安全系数：根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等，取1.1～1.3； 10.2蓄电池容量=10×负载总用电量/系统工作电压；10：无日照系数（对于连续阴雨不超过5天的均适用） 11.以峰值日照时数为依据的多路负载计算 11.1电流： 组件电流=负载日耗电量（Wh）/系统直流电压（V）×峰值日照时数（h）×系统效率系数 系统效率系数：含蓄电池充电效率0.9，逆变器转换效率0.85，组件功率衰减+线路损耗+尘埃等0.9.具体根据实际情况进行调整。 11.2功率：
薄膜型太阳能电池的优缺点 3.4 薄膜型太阳能电池 薄膜型太阳能电池由于使用材料较少，就每一模块的成本而言比起堆积型太阳能电池有着明显的减少，制造程序上所需的能量也较堆积型太阳能电池来的小，它同时也拥有整合型式的连接模块，如此一来便可省下了独立模块所需在固定和内部连接的成本。未来薄膜型太阳能电池将可能会取代现今一般常用硅太阳能电池，而成为市场主流。 非晶硅太阳能电池与单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的最主要差异是材料的不同，单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的材料都疏，而非晶硅太阳能电池的材料则是SiH4，因为材料的不同而使非晶硅太阳能电池的构造与晶硅太阳能电池稍有不同。 SiH4 最大的优点为吸光效果及光导效果都很好，但其电气特性类似绝缘体，与硅的半导体特性相差甚远，因此最初认为SiH4 是不适合的材料。但在1970年代科学家克服了这个问题，不久后美国的RCA制造出第一个非晶硅太阳能电池。虽然SiH4 吸光效果及光导效果都很好，但由于其结晶构造比多晶硅太阳能电池差，所以悬浮键的问题比多晶硅太阳能电池还严重，自由电子与电洞复合的速率非常快；此外SiH4 的结晶构造不规则会阻碍电子与电洞的移动使得扩散范围变短。基于以上两个因素，因此当光照射在SiH4上产生电子电洞对后，必须尽快将电子与电洞分离，才能有效产生光电效应。所以非晶硅太阳能电池大多做得很薄，以减少自由电子与电洞复合。由于SiH4的吸光效果很好，虽然非晶硅太阳能电池做得很薄，仍然可以吸收大部分的光。 非晶硅薄膜型太阳能电池的结构不同于一般硅太阳能电池，如图9 所示，其主要可分为三层，上层为非常薄（约为0.008微米）且具有高掺杂浓度的P＋；中间一层则是较厚（0.5～1 微米）的纯质层（Intrinsic layer），但纯质层一般而言通常都不会是完全的纯质（Intrinsic），而是掺杂浓度较低的n 型材料；最下面一层则是较薄（0.02 微米）的n。而这种p+-i-n的结构较传统p-n结构有较大的电场，使得纯质层中生成电子电洞对后能迅速被电场分离。而在P＋上一层薄的氧化物膜为透明导电膜（Transparent Conducting Oxide :TCO），它可防止太阳光反射，以有效吸收太阳光，通常是使用二氧化硅（SnO2）。非晶硅太阳能电池最大的优点为成本低，而缺点则是效率低及光电转换效率随使用时间衰退的问题。因此非晶硅太阳能电池在小电力市场上被广泛使用，但在发电市场上则较不具竞争力。 图9 非晶硅薄膜型太阳能电池的结构图
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式(图) 太阳能电池板与蓄电池配置计算公式 一：首先计算出电流： 如：12V蓄电池系统； 30W的灯2只，共60瓦。 电流＝60W÷12V＝5A 二：计算出蓄电池容量需求： 如：路灯每夜累计照明时间需要为满负载7小时(h)； (如晚上8：00开启，夜11：30关闭1路，凌晨4：30开启2路，凌晨5：30关闭) 需要满足连续阴雨天5天的照明需求。(5天另加阴雨天前一夜的照明，计6天) 蓄电池＝5A×7h×(5＋1)天＝5A×42h＝210AH 另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90%左右；放电余留20%左右。 所以210AH也只是应用中真正标准的70%左右。 三：计算出电池板的需求峰值(WP)： 路灯每夜累计照明时间需要为7小时(h)； ★：电池板平均每天接受有效光照时间为4.5小时(h)； 最少放宽对电池板需求20%的预留额。 WP÷17.4V＝(5A×7h×120%)÷4.5h WP÷17.4V＝9.33 WP＝162(W)
光伏发电系统计算方法 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到几瓦的太阳能庭院灯，大到MW级的太阳能光伏电站。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。 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或11 0V，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； （三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。 光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。 在进行光伏系统的设计之前，需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基本数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料，包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。 蓄电池的设计包括蓄电池容量的设计计算和蓄电池组的串并联设计。首先，给出计算蓄电池容量的基本方法。 （1）基本公式
实验62 太阳能电池特性研究 根据所用材料的不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池，化合物太阳能电池，聚合物太阳能电池，有机太阳能电池等。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。本实验研究单晶硅，多晶硅，非晶硅3种太阳能电池的特性。 【实验目的】 1． 太阳能电池的暗伏安特性测量 2． 测量太阳能电池的开路电压和光强之间的关系 3． 测量太阳能电池的短路电流和光强之间的关系 4． 太阳能电池的输出特性测量 【实验原理】 太阳能电池利用半导体P-N 结受光照射时的光伏效应发电，太阳能电池的基本结构就是一个大面积平面P-N 结，图1为P-N 结示意图。 P 型半导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由 电子。N 型半导体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。当两种半导体结合在一起形成P-N 结时，N 区的电子（带负电）向P 区扩散， P 区的空穴（带正 电）向N 区扩散，在P-N 结附近形成空间电荷区与势垒电场。势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动，最终扩散与漂移达到平衡，使流过P-N 结的净电流为零。在空间电荷区内，P 区的空穴被来自N 区的电子复合，N 区的电子被来自P 区的空穴复合，使该区内几乎没有能导电的载流子，又称为结区或耗尽区。 当光电池受光照射时，部分电子被激发而产生电子－空穴对，在结区激发的电子和空穴分别被势垒电场推向N 区和P 区，使N 区有过量的电子而带负电，P 区有过量的空穴而带正电，P-N 结两端形成电压，这就是光伏效应，若将P-N 结两端接入外电路，就可向负载输出电能。 在一定的光照条件下，改变太阳能电池负载电阻的大小，测量其输出电压与输出电流，得到输出伏安特性，如图2实线所示。 负载电阻为零时测得的最大电流I SC 称为短路电流。 负载断开时测得的最大电压V OC 称为开路电压。 太阳能电池的输出功率为输出电压与输 出电流的乘积。同样的电池及光照条件，负载电 阻大小不一样时，输出的功率是不一样的。若以 输出电压为横坐标，输出功率为纵坐标，绘出的 P-V 曲线如图2点划线所示。 输出电压与输出电流的最大乘积值称为最大 输出功率P max 。 填充因子F.F 定义为： sc oc I V P F F ?=?max （1） 空间电荷区 图1 半导体P-N 结示意图 I V
太阳能电池板太阳能电池的的性能主要取决于它的光电转换效率和输出功率. 1.效率越大,相同面积的太阳能电池板输出功率也就越大, 用高效率的太阳 能电池板可以节省安装面积, 但是价格更贵. 2.太阳能电池的功率, 在太阳能电池板的背面标牌中, 有关于太阳能电池 板的输出参数, 如VOC开路电压,ISC短路电流,VMP工作电压,IMP工作电流, 等. 但我们只需要用工作电压和工作电流就可以了, 这两个相乘就可以得 这块太阳能电池板的输出功率. 太阳能电池板介绍：采用高质量单晶/多晶硅材料,经精密设备树脂封装生产出来的太阳能板,有良好的光电转换效果,外形美观,使用寿命长。 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。太阳能电池板是太阳能发电系统中最重要的部件之一。 太阳能电池组件可组成各种大小不同的太阳能电池方阵，亦称太阳能电池阵列。太阳能电池板的功率输出能力与其面积大小密切相关，面积越大，在相同光照条件下的输 出功率也越大。 2.太阳能电池板的种类 (1)单晶硅太阳能电池 目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24%，这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般可达15年，最高可达25年。 (2)多晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳能电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率为%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲，单 晶硅太阳能电池还略好。
一，太阳能光电产品计算 下面以1kW输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算数据： 1.首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)： 通常逆变器的转换效率为90%（国内企业研制的大功率光伏逆变器最高转换率 已达98.8%），则当输出功率为P 1=1kW时，则实际需要输出功率应为P 2 =1kW/90％ =1.11kW；若按每天使用6小时，则耗电量为W 1 =1.11kW*6小时=6.66kWh。 2.蓄电池的选择： 按照蓄电池一次充满后连续放电（非浮充状态下）可供负载一天（6小时）使用 蓄电池采用规格: 2400WH/12V。 蓄电池容量：2400WH/12V=200AH，蓄电池每日放电量 6.66kw/12v=555Ah，即每天（6小时使用时间）的用电量为12V555Ah。蓄电池的最大放电深度最好保持在70%以内, 所以输入应为：W 2 =W 1 /0.7=6.66kwh/0.7=9.51kWh。 总共容量的计算：555Ah/0.7=792.85Ah≈800Ah，实际没有800AH的容量，可以用200AH四组就可以了． 3.太阳能电池容量的计算与当地的地理位置、太阳辐射、气侯等因素有关。首先计算标准辐照度下当地的年平均日照时数H（h） H＝年辐射总量（kcal/cm2）×1.63（Wh/kcal） 365×0.1（W/cm2） 式中0.1W/cm2是25℃，AM1.5光谱时的辐照度，也是太阳能电池的标准测试条件。 表1 我国各类地区太阳能年辐射量 将年总辐射量代入公式，可得到各地区标准辐照度下当地的年平均日照时数H （h），结果如表1 按每日有效日照时间为H小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率为70％。 太阳能电池板的输出功率应为P 3 =9.51kWh/H/70%=13.585/H(W)。 太阳能峰值功率WP是在标准条件下：辐射强度1000W/m2，大气质量AM15，电池温度25℃条件下，太阳能电池的输出功率。太阳能电池的额定输出功率与转换效率有关，一般来讲，单位面积的电池组件，转换效率越高，其输出功率越大。太阳能电池目前的转换效率一般在14-17%之间，每平方米的太阳能电池组件输出功率约140-170WP. 面积功率*面积=功率 我们按照面积电池（m2）光电转换效率为15%计算，假设此时太阳光的总功率为 1000W/m2组件的功率为P 3 =13.585/H(kW)
光伏发电优缺点分析说明 太阳能光伏发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染；太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此，与风力发电和生物质能发电等新型发电技术相比，光伏发电是一种最具可持续发展理想特征（最丰富的资源和最洁净的发电过程）的可再生能源发电技术，其主要优点有以下几点。 1.太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。 2.太阳能资源随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失。 3.光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光子到电子的转换，没有中间过程（如热能转换为机械能、机械能辖换为电磁能等）和机械运动，不存在机械磨损。根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电效率，可达80%以上，技术开发潜力巨大。 4.光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击，是真正绿色环保的新型可再生能源。 5.光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。 6.光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低。 7.光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长（30年以上）。晶体硅太阳能电池寿命可长达20～35年。在光伏发电系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达10～15年。 8.太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。 二、光伏发电缺点分析
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式 一：首先计算出电流： 如：12V蓄电池系统； 30W的灯2只，共60瓦。 电流=60W-12V= 5A 二：计算出蓄电池容量需求： 如：路灯每夜累计照明时间需要为满负载7小时(h); (如晚上8：00 开启，夜11：30 关闭1 路，凌晨4：30 开启2 路，凌晨5：30 关闭) 需要满足连续阴雨天5 天的照明需求。(5 天另加阴雨天前一夜的照明，计6 天) 蓄电池=5A X7h X(5 + 1)天=5A X42h= 210AH 另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90%左右；放电余留20%左右。 所以210AH也只是应用中真正标准的70%左右。 三：计算出电池板的需求峰值(WP)： 路灯每夜累计照明时间需要为7小时(h); ★：电池板平均每天接受有效光照时间为小时(h) ； 最少放宽对电池板需求20%的预留额。 W- = (5A X7h X120%— WP-= WP=162(W)
光伏发电系统计算方法 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到几瓦的太阳能庭院灯，大到MV级的太阳能光伏电站。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。 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或11 0V,还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保 护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； （三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC 110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般 都是12VDC 24VDC 48VDC为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电 能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。
Research on New Technologies of Photoelectric Conversion Efficiency in Solar Cell Tianze LI, Chuan JIANG, Cuixia SHENG School of Electric and Electronic Engineering Shandong University of Technology Zibo 255049 ,China e-mail: ltzwang@https://www.doczj.com/doc/4d6432445.html, Hengwei LU,Luan HOU, Xia ZHANG School of Electric and Electronic Engineering Shandong University of Technology Zibo 255049 ,China e-mail: henrylu007@https://www.doczj.com/doc/4d6432445.html, Abstract—The characteristics of the solar energy and three conversion mode of solar energy including photovoltaic conversion, solar thermal conversion, and photochemical conversion are represented in this paper. On this basis,the materials used in solar cell, as well as the working principle of solar cells, the factors of low convert efficiency of solar cells and the two major bottlenecks encountered in the solar application are analyzed.The idea that spontaneous arrangement of compound organic molecules is achieved by changing the molecular arrangement structure of the organic thin-film solar is put forward. The new structure of liquid crystal layer come into being accordingly so that the electron donor and the receptor molecules of the mixture are separated, and the contacting area between them is enlarged. So the efficiency solar photovoltaic is improved. The research and development of this new technology can solve the technical problem of the low conversion efficiency of solar cell, and open up an effective way to improve the conversion efficiency of solar cells. At last,the prospect of solar photovoltaic technology, solar energy exploit technology and the development of industry is offered in the article. Keywords- photoelectric conversion efficiency; electron donor and recipient; photovoltaic generate power technology I.I NTRODUCTION Energy is the material basis of human society survival and development. In the past 200 years?the energy system based on coal, oil, natural gas and other fossil fuel has greatly promoted the development of human society. However, material life and spiritual life is increasing, the awareness of serious consequences brought from the large-scale use of fossil fuels is increasing at the same time: depletion of resources, deteriorating environment, in addition to all of the above, it induce political and economic disputes of a number of nations and regions, and even conflict and war. After in-depth reflection of the development process of the past, human advance seriously the future path of sustainable development. Today in the 21st century, there is no a problem as important as a sustainable energy supply, especially for the benefit of solar energy development and has been highly concerned by all mankind. Around the world are faced with limited fossil fuel resources and higher environmental challenges, it is particularly important to adhere to energy conservation, improve energy efficiency, optimize energy structure, rely on scientific and technological progress, development and utilization of new and renewable sources.After analyzing two bottleneck problems which affect the conversion efficiency of the solar cell, we put forward a new structure of molecular arrangement of the solar cell to improve the conversion efficiency of the solar cell. II.T HE F EATURES O F S OLAR A ND T HREE C ONVERSION M ODES A.The Features of Solar Solar resources are solar radiation energy on the entire surface of the earth. Solar energy has four features. Firstly, solar energy is sufficient. The gross of solar radiation energy on the surface of the earth is about 6h1017kWh every year. It can be used several billions of years, which is reproducible and cleanest. It isn’t monopolized by any groups or coutries. Secondly, the energy density of solar energy is low. People want to obtain higher energy density by condensers. Thirdly, because of climatic change, the solar energy is mutative. For example, cloudy day and rainy day, the solar energy is weak. People should consider energy storage or use auxiliary devices which provide conventional energy to use solar energy in a row. Forthly, because of the earth rotation, the earth revolution and the angle between the axis of rotation and the orbital plane, days and sensons must change on the earth, solar energy must change too. Fifthly, use of solar energy can make energy level appropriate allocation, so heat energy is made used of. When the sun light shines on the earth, part of the light is reflected or scattered, some light is absorbed, only about 70% of the light which are direct light and scattered light passes through the atmosphere to reach the surface of the earth. Part of the light on the surface of the earth is absorbed by the objects surface, another part is reflected into the atmosphere. Fig.1 shows the schematic diagram of the sun incident on the ground. Figure1. Schematic diagram of the sun incident on the ground 978-1-4244-7739-5/10/$26.00 ?2010 IEEE
光伏发电的工作原理以及优缺点介绍 光伏发电定义 光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。 光伏发电的工作原理 太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，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光伏发电工作原理。 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。 （1）光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个过程是光—热转换过程；后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。 （2）光—电直接转换方式该方式是利用光伏效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光—电转换的基本装置就是太
阳能电池。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。 光伏发电的优缺点 与常用的发电系统相比，太阳能光伏发电的优点主要体现在： 太阳能发电被称为最理想的新能源。 光伏发电优点 ①无枯竭危险； ②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）； ③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势； ④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电； ⑤能源质量高； ⑥使用者从感情上容易接受；
太阳能电池板日发电量简易计算方法 太阳能电池板日发电量 简易计算方法 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。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。太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素： Q1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？ Q2、系统的负载功率多大？ Q3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？ Q4、系统每天需要工作多少小时？ Q5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？ 下面以(负载)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6小时，则耗电量为111W*6小时=666Wh，即0.666度电。 2. 计算太阳能电池板： 按每日有效日照时间为5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666Wh÷5h÷70% =190W。其中70％是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。 3. 180瓦组件日发电量 180×0.7×5=567WH=0.63度 1MW日发电量=1000000×0.7×5=3500,000=3500度 例2：安10w灯，每天照明6小时，3个连雨天，如何计算太阳能电池板wp?以及12V 蓄电池ah? 每天的用电量: 10W X 6H= 60WH, 计算太阳能电池板: 假设你安装点的平均峰值日照时数为4小时. 则:60WH/4小时, = 15WP 太阳能电池板. 再计算充放电损耗, 以及每天需要给太阳能电池板的补充: 15WP/0.6= 25WP, 也就是一块25W的太阳能电池板就够了. 再计算蓄电池. 60WH/12V=5AH. 每天要用12V5AH的电量. 三天则为12V15AH.
光伏发电系统优缺点分析 1光伏发电的优点 太阳能光伏发电发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染；太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。因此，与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比，光伏发电是一种最具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术，具有以下主要优点。 ①太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。 ②太阳能资源随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失。 ③光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光能到电能的转换，没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动，不存在机械磨损。根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电效率，可达80％以上，技术开发潜力巨大。 ④光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击，是真正绿色环保的新型可再生能源。 ⑤光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。 ⑥光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低。 ⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长(30年以上)。晶体硅太阳能电池寿命可长达20～35年。在光伏发电系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达10～15年。 ⑧太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。 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。太阳能光伏发电与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用电
太阳能电池片功率计算公式 电池片制造商在产品规格表中会给出标准测试条件下的太阳电池性能参数：一般包括有短路电流Isc；开路电压Voc；最大功率点电压Vap；最大功率点电流Iap；最大功率Pmpp; 转换效率Eff等。标准测试条件下，最大功率Pmpp 与转换效率之间有如下关系： Pmpp = 电池面积（m2）*1000(W/m2)*Eff 举例如下： 产品类型转化效率(%) 功率(W) 单晶125*125 15 单晶156*156 15 多晶125*125 15 多晶156*156 15 注1：测试条件符合太阳光谱的辐照强度1000W/m2，电池温度25℃，测试方法 符合IEC904-1，容许偏差Efficiency ±5% REL。 注2： AM是air mass的简称,意思是大气质量。 是一种条件，它描述太阳光入射于地表之平均照度，其太阳总辐照度为1000W/m2；太阳电池的标定温度为25±1℃。 注3：IEC904-1 IEC：国际电工委员会，international electrotechnical commission。 IEC904等同于GB/T6495。 注4：REL ：rate of energy loss 能量损耗率
太阳能电池功率 一：首先计算出电流： 如：12V蓄电池系统；30W的灯2只，共60瓦。 电流＝ 60W÷12V＝ 5 A 二：计算出蓄电池容量需求： 如：路灯每夜照明时间小时，实际满负载照明为 7小时（h）； 例一：1 路 LED 灯 （如晚上7：30开启100％功率，夜11：00降至50％功率，凌晨4：00后再100％功率，凌晨5：00 关闭） 例二：2 路非LED灯（低压钠灯、无极灯、节能灯、等） （如晚上7：30两路开启，夜11：00关闭1路，凌晨4：00开启2路，凌晨5：00关闭） 需要满足连续阴雨天5天的照明需求。（5天另加阴雨天前一夜的照明，计6天）蓄电池＝ 5A× 7h×（ 5＋1）天＝ 5A× 42h ＝210 AH 另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90％左右；放电余留5％－20％左右。 所以210AH也只是应用中真正标准的70％－85％左右。另外还要根据负载的不同，测出实际的损耗，实际的工作电流受恒流源、镇流器、线损等影响，可能会在5A的基础上增加15％-25％左右。 三：计算出电池板的需求峰值（WP）： 路灯每夜累计照明时间需要为 7小时（h）； ★：电池板平均每天接受有效光照时间为小时（h）； 最少放宽对电池板需求20％的预留额。 WP÷＝（5A× 7h× 120％）÷ WP÷＝ WP ＝ 162（W） ★：每天光照时间为长江中下游附近地区日照系数。
太阳能电池的种类特点及发展趋势一、种类 按照材料分类 硅太阳能电池：以硅为基体材料（单晶硅、多晶硅、非晶硅） 化合物半导体太阳能电池：由两种或两种以上的元素组成具 半导体特性的化合物半导体材料制成的太阳能电池(硫化镉、 砷化稼、碲化镉、硒铟铜、磷化铟) 有机半导体太阳能电池：用含有一定数量的碳－碳键且导电 能力介于金属和绝缘体之间的半导体材料制成的电池(分子 晶体、电荷转移络合物、高聚物) 单晶硅太阳电池 特点 硅系列太阳能电池中，单晶硅的光电转换效率最高，技术也最成熟，高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关成熟的加工工艺基础上。提高转换效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。单晶硅太阳能电池的转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍旧占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本据高不下，严重影响了其广泛应用。 单晶硅太阳能电池的特点是对于大于0.7μm的红外光也有一定的灵敏度。以p 型单晶硅为衬底，其上扩散n型杂质的太阳能电池与n型单晶硅为衬底的太阳能电池相比，其光谱特性的峰值更偏向左边（短波长一方）。它对从蓝到紫色的短波长（波长小于0.5μm）的光有较高的灵敏度，但其制法复杂，成本高，仅限于空间应用。此外，带状多晶硅太阳能电池的光谱特性也接近于单晶硅太阳能电池的光谱特性。 1. 铸造多晶硅 结晶形态分 单晶硅 多晶硅 非晶硅 高纯多晶硅 薄膜多晶硅 带状多晶硅 区熔单晶硅 直拉单晶硅
多晶硅太阳电池 特点 单晶硅太阳能电池的缺点是制造过程复杂，制造电池的能耗大。为解决这些问题，用浇铸法或晶带法制造的多晶硅太阳能电池的开发取得了进展。在1976年证明用多晶硅材料制作的太阳能电池的转换效率已超过10%，对大晶粒的电池，有报道效率可达20%。这种低成本的多晶硅太阳能电池已经大量生产，目前，它在太阳能电池工业中所占的分额也相当大。 但是多晶硅材料质量比单晶硅差，有许多 晶界存在，电池效率比单晶硅低； 晶向不一致，表面织构化困难。 单晶、多晶与非晶的区别 多晶：短程有序（团体有序），成百上千个原子尺度，通常是在微米的量级； 非晶：局部有序（个体有序），微观尺度，几个原子、分子尺度，一般只有十几埃至几十埃的范围； 单晶：长程有序（整体有序），宏观尺度，通常包含了整块固体材料。 尽管多晶硅材料由于存在晶粒间界而不利于太阳能电池转换效率的提高。但因为制备多晶硅材料比制备单晶硅材料要便宜得多，所以研究人员正致力于减少颗粒间界的影响以期得到低成本多晶硅太阳能电池。 发展趋势 晶硅太阳电池向薄片化方向发展 硅片减薄 硅片是晶硅电池成本构成中的主要部分。 降低硅片厚度是结构电池降低成本的重要 技术方向之一。 铸造多晶硅 结晶形态分 单晶硅 多晶硅 非晶硅 高纯多晶硅 薄膜多晶硅 带状多晶硅 区熔单晶硅 直拉单晶硅