太阳能电池“无所不能”

　　太阳能取之不尽用之不完而且环保清洁，在缺少交流电源供电的情况下更有不可替代的作用。太阳能电池和二次充电电池配合使用时可以组成一个独立的不间断直流供电系统，可以为一些比如：报警器、草坪灯、庭院入侵报警探头、交通信号灯、手机充电器、无法提供电源的自动控制设备等负载提供电能。

　　一、目前太阳能电池的种类一般有三种材料的种类，即非晶硅、单晶硅和多晶硅。

　　非晶硅电池是早期产品，具有成本低、产量高、弱光性能好等特点。光电的转换效率一般为8%左右，所以价格低廉，现在已经基本被淘汰。

　　单晶硅和多晶硅电池是一种将硅矿石采用烧结、拉晶、制极等工艺，再按照相关的工艺要求进行切割成适当的小片，经焊接线连接在一起形成组片，由于它的基片很薄，所以小功率的电池还需要再安装在绝缘基板上使用，而大功率的采用强化玻璃将片基层压于绝缘基板内，最后加上铝合金框架进行保护所制成的平板电池。

　　单晶硅电池与多晶硅电池的不同处在于多晶硅的表面有大面积的冰花状花纹，而单晶硅电池则是细小的颗粒，在它们的表面都镀有一层蓝色或紫色的抗反光膜。单晶硅转换效率一般在10%～15%，而多晶硅的转换效率在12%～16%。

　　太阳能电池的一个单片为一个PN结。单片电池的开路电压在0.45V～0.6V之间，一般情况下电压为0.5V,电池串联的片数越多电压越高；单片电池的电流取决于单个PN结实际受光面积，其短路电流一般为15～30mA/平方厘米，面积越大或并联的片数越多则电流越大。

　　太阳能电池的最大功率Pmax=开路电压*短路电流，这是它们的理想功率，而平时大家衡量太阳能电池的是额定功率Pm。实际中额定功率是小于最大功率的，主要是由于太阳能电池的输出效率u只有70%左右。在使用中由于受光强度的不同，所以不同时刻的功率也是不同的，根据实验数据它的实际平均功率P=0.7Pm。如果太阳能电池要直接带动负载，并且要使负载长期稳定的工作，则负载的额定功率为Pr=0.7Pm。如果按照负载的功率选择太阳能电池的功率则电池的功率为：Pm=1.43Pr。就是说太阳能电池的功率要是负载功率的1.43倍。

　　在选择太阳能电池的功率时，应合理选择负载的耗电功率，这样才能使发电功率与耗电功率处于一种平衡状态。当然太阳能电池的发电功率也会受到季节、气候、地理环境和光照时间等多方面因素的制约。

　　二、蓄电池的使用（这里仅以夏季为例，介绍太阳能电池与蓄电池在一般情况下的使用）

　　蓄电池是一种储存电能的容器，常被作为其它电路的“能源基地”。由于太阳能电池所产生的电力有限，因此要尽可能的扩大“基地”的储电容量，但也不能无限扩大，因为太阳能电池只能在白天发电，其日发电量M＝发电功率（最大输出功率）×有效光照时间×发电时间，由此它的日电量等于输出电流与有效光照时间的乘积，即：C=IH（Ah）。而蓄电池的容量则使放电时间和放电电流的乘积，因此计算公式为：C=IH（单位Ah，就是额定1A的电流放电一小时）。那么太阳能电池和蓄电池在容量和电量上使如何计算的呢？我们可以通过电功率公式：P=IU演化为：P=Iuh/h=CU/h。

　　根据上面的公式可以计算出蓄电池的容量，在计算过程中为了更加准确，还要考虑蓄电池的充电效率。蓄电池的充电效率一般为65%～80%之间。

　　例如：有一块单晶硅电池的组件，最大的输出功率Pm（额定功率）为25W，峰值电压（额定电压）Ump为17.2V，峰值电流（额定电流）为1.45A，开路电压为21V，短路电流为Isc为1.5A，某地区有效光照时间为12小时，求太阳能电池一天的发电量和所需的蓄电池的容量。

　　已知：Pm=25w ,h=12h ,U=17.2V ,太阳能电池的发电效率为：u=0.7,蓄电池的补偿值为n=1.4

　　太阳能电池的发电量：M=Pm×h×u=25×12×0.7=210W

　　按上诉公式：C=Ph/U=25×12/17.2=17.44Ah

　　那么实际的蓄电池的有效容量要在C=17.44/1.40=12.46Ah以上

　　所以在实际中我们可以选择14Ah左右容量的蓄电池。

　　在我国南方和北方的地区由于地理纬度上的差异，夏季和冬季的太阳日照时间可以根据下面的公式计算：H=12±0.09ɡ，H表示日照时间、12为日照平均时间、0.09表示地理上的经度纬度的差异、ɡ表示所在地的地理纬度、±夏季取＋，冬季取－。光照效率一般在夏季取0.8左右，春秋季取0.7，冬季取0.5～0.6，这样有效光照时间就为：h=H×光照效率

　　三、蓄电池和太阳能电池的配接

　　目前生产太阳能电池产品种类和规格很多，对于蓄电池来讲一般有6V、12V、24V的。那么如何将太阳能电池和蓄电池配接起来？通常来说太阳能电池的额定输出电压要比蓄电池高1.3～1.5倍，这是因为蓄电池的充电效率决定的，因为太阳能电池的充电，不象使用市电给蓄电池充电一样有较大的选择余地，况且它在给蓄电池充电的时候功率波动比较大，这要先考虑太阳能电池的成本问题。假如蓄电池的充电时率选择在C10,充电的补偿值定位1.4倍，那么一个额定12V电压的蓄电池应当选配的太阳能电池的电压应该在12V×1.4=16.8V左右的太阳能电池，这个电压值已经接近蓄电池的极限充电电压。用太阳能电池给手机电池充电也是一样的，充电的电压越高则充电的功率就会越大，那么其他的充电时间和充电补偿值就要另外计算。

　　在太阳能电池的与蓄电池并联充电时，还要注意防止树木和建筑物的遮挡照射太阳能电池的光线，或在阴天和夜晚时太阳能电池不能发电，所以在电路中一定要串联一个整流二极管防止太阳能电池在电压下降或者不发电时蓄电池对太阳能电池逆放电（我们网站可以提供低压降的隔离二极管0.8元一个），并联使用二极管时注意选择内阻一致。

　　对于大功率的太阳能电池组件（小功率就免了）。为防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热受损，最好在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管，旁路二极管的电流值不能低于该块太阳能组件的电流值。

　　太阳能电池板的优点：

　　1.运行成本低

　　2.容易安装

　　3.可以在不同的环境下使用

　　4.可以根据实际的负载要求进行设计

　　5.维护费用低

　　6.不需要燃料

　　7.操作时无噪音，没有易磨损的零部件，无污染，非常环保，转换成电能中不产生其它物质

　　8.能在长期无人值守的环境下正常运行

　　太阳能电池的特点：

　　1、按最恶劣的气候条件设计：工作温度：-30℃～ 95℃ 相对湿度：0-100% 最大风速：>200公里/小时

　　2、太阳能光伏组件具有非常好的输出特性：短路电流温度系数：2.0mA/℃ 开路电压温度系数：-0.078V/℃

　　3、单晶硅太阳能电池具有很高的光电转换效率，只需要室外有阳光直接照射到的地方即可使用。