太陽(yáng)能電池板特性及工作原理

太陽(yáng)能電池板（Solar panel）是通過(guò)吸收太陽(yáng)光，將太陽(yáng)輻射能通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，大部分太陽(yáng)能電池板的主要材料為“硅”，但因制作成本較大，以至于它普遍地使用還有一定的局限。相對(duì)于普通電池和可循環(huán)充電電池來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能電池屬于更節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品。

太陽(yáng)能電池板特性

太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部件之一，作用是將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)化為電能后，輸出直流電存入蓄電池中。其轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定太陽(yáng)電池是否具有使用價(jià)值的重要因素。采用36片或72片多晶硅太陽(yáng)能電池進(jìn)行串聯(lián)以形成12V和24V各種類型的組件。該組件可用于各種戶用光伏系統(tǒng)、獨(dú)立光伏電站和并網(wǎng)光伏電站等。

電池片采用高效率（16.5%以上）的單晶硅太陽(yáng)能片封裝，保證太陽(yáng)能電池板發(fā)電功率充足。玻璃采用低鐵鋼化絨面玻璃（又稱為白玻璃），在太陽(yáng)電池光譜響應(yīng)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)透光率達(dá)91%以上，對(duì)于大于1200 nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時(shí)能耐太陽(yáng)紫外光線的輻射，透光率不下降。EVA采用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優(yōu)質(zhì)EVA膜層作為太陽(yáng)電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連接劑。具有較高的透光率和抗老化能力。TPT太陽(yáng)電池的背面覆蓋物—氟塑料膜為白色，對(duì)陽(yáng)光起反射作用，因此對(duì)組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發(fā)射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。邊框所采用的鋁合金邊框具有高強(qiáng)度，抗機(jī)械沖擊能力強(qiáng)。也是太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)，或推動(dòng)負(fù)載工作。

太陽(yáng)能電池板的工作原理

通常應(yīng)用的太陽(yáng)電池是一種能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它的基本構(gòu)造是由半導(dǎo)體的P-N結(jié)組成。本章主要以最常見(jiàn)的硅P-N結(jié)太陽(yáng)電池為例，詳細(xì)討論光能轉(zhuǎn)換成電能的情況。

眾所周知，具有大量能夠自由移動(dòng)的帶電粒子，容易傳導(dǎo)電流的物體，稱為導(dǎo)體。一般金屬都是導(dǎo)體。例如，銅的電導(dǎo)率在106/（Ω.cm）左右，如果在1cmx 1cm x 1cm的銅立方體的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上加1V的電壓，則這兩個(gè)面之間將流過(guò)106A的電流。

另一個(gè)極端是極不容易傳導(dǎo)電流的物體，稱為絕緣體，如陶瓷、云母、油脂、橡膠等。例如，石英（ SiO2）的電導(dǎo)率在10-16/（Ω.cm）左右。

導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體兩者之間的是半導(dǎo)體，其電導(dǎo)率在10-4～104/（Ω.cm）之間;而且半導(dǎo)體還可以通過(guò)加人少量雜質(zhì)使其電導(dǎo)率在上述范圍內(nèi)變化;足夠純凈的半導(dǎo)體，其電導(dǎo)率會(huì)隨溫度的上升而急劇增加。這些是最容易識(shí)別的半導(dǎo)體的特性。

半導(dǎo)體可以是元素，如硅（Si）、鍺（Ge）硒（Se）等;也可以是化合物，如硫化鎘（Cds）、砷化鎵（GaAs）等;還可以是合金，如Ga，AL1～XAs，其中x為0~1之間的任意數(shù)。許多有機(jī)化合物也是半導(dǎo)體。

半導(dǎo)體的許多電學(xué)特性可以用種簡(jiǎn)單的模型來(lái)解釋，硅的原子序數(shù)是14，所以原子核外面有14個(gè)電子，其中，內(nèi)層的10個(gè)電子被原子核緊密地束縛住，而外層的4個(gè)電子受到原子核的束縛較小，如果得到足夠的能量，就能使其脫離原子核的束縛而成為自由電子，并同時(shí)在原來(lái)的位置留出一個(gè)空穴。電子帶負(fù)電，空穴帶正電。硅原子核外層的這4個(gè)電子又稱為價(jià)電子。

在硅晶體中每個(gè)原子周圍有4個(gè)相鄰原子，并和每一個(gè)相鄰原子共有2個(gè)價(jià)電子，形成穩(wěn)定的8原子殼層。從硅的原子中分離出一個(gè)電子需要1.12eV的能量，該能量稱為硅的禁帶寬度。被分離出來(lái)的電子是自由的傳導(dǎo)電子，它能自由移動(dòng)并傳送電流。一個(gè)電子從原子中逸出后，留下了一個(gè)空位，稱為空穴。從相鄰原子來(lái)的電子可以填補(bǔ)這個(gè)空穴，于是造成空穴從一個(gè)位置移到了一個(gè)新的位置，從而形成了電流。電子的流動(dòng)所產(chǎn)生的電流與帶正電的空穴向相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流是等效的。