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太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、大输出功率、填充因子、转换效率等组成。这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。
太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的,将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积大,即可获得大输出功率,用符号Pm表示。此时的工作电压和工作电流称为佳工作电压和佳工作电流,分别用符号Um和Im表示。
太阳能电池的转换效率指在外部回路上连接佳负载电阻时的大能量转换效率,等于太阳能电池的输出功率与入射到太阳能电池表面的能量之比。太阳能电池的光电转换效率是衡量电池质量和技术水平的重要参数,它与电池的结构、结特性、材料性质、工作温度、放射性粒子辐射损伤和环境变化等有关 。
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。下面以100W输出功率,每天使用6个小时为例,介绍一下计算方法:
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5小时,则耗电量为111W×5h=555Wh。
计算太阳能电池板:
按每日有效日照时间为6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555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充电过程中,太阳能电池板的实际使用功率。
太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光伏反应,根据所用材料的不同,太阳能电池可分为:
1、硅太阳能电池;
2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;
3、功能高分子材料制备的太阳能电池;
4、纳米晶太阳能电池等。
太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、 通信、家用电器以及公用设施等部门,尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用,以节省造价很贵的输电线路。但是在现阶段,它的成本还很高,发出1kW电需要投资上万美元,因此大规模使用仍然受到经济上的限制。
由于电池片制作条件的随机性,生产出来的电池性能不尽相同,所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起,所以应根据其性能参数进行分类;电池测试即通过测试电池的输出参数(电流和电压)的大小对其进行分类。以提高电池的利用率,做出质量合格的电池组件。
当天然气、煤炭、石油等能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场潜力的推动下,各国的太阳能电池制造业争相投入巨资,扩大生产,以争一席之地。