太阳能驱动LED成建筑节能的新途径

　　太阳能光伏发电系统已经出现很多年了，但是由于其初期投入高，在建筑照明系统中还没有得到广泛应用。随着发光二极管技术的高速发展，尤其是白光二极管的高效特性，太阳能光伏发电系统与LED灯结合的照明系统将成为建筑照明节能的新途径。

　　1  光伏发电原理

　　作为世界第二大能源消费国，我国政府一直高度重视能源和节能工作，早在20世纪80年代初就提出了“能源开发与节约并重，把节约放在优先位置”的方针，将节能纳入国家经济和社会发展计划。解决中国的能源问题，一方面要开源，加大国内能源勘探开发力度；另一方面要节流，必须坚持节约优先环保，大幅度提高能源利用效率，加快建设节约型社会。

　　上个世纪50年代，在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。太阳电池工作原理的基础是半导体PN 结的光生伏打效应，就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。即当太阳光或其他光照射半导体的PN 结时，就会在PN 结的两边出现电压，叫做光生电压，使PN结短路，就会产生电流。

　　太阳光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能及半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。时下，人们通常所说太阳光发电就是太阳能光伏发电（PV），亦称太阳能电池发电。

　　2  固体发光原理

　　近年来，固态照明得到了快速发展。固态照明是指用全固态发光器件作为光源的照明技术，目前主要包含半导体照明的发光二极管（LED）和有机物发光二极管（OLED）。LED 灯作为照明光源，其优越性在于：光电转换效率高，低压供电，使用寿命长，既可以有选择地发出单色光，也可以高效地发出白光，所以可以大大节约电能。半导体发光二极管（LED）利用注入PN结的少数载流子与多数载流子复合，从而发出可见光，是一种直接把电能转化为光能的发光器件。发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分；正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。发光二极管有许多的优点：工作电压低，耗电量少；性能稳定，寿命长（一般为10万到1000万h）；抗冲击，耐振动性强；重量轻，体积小，成本低。