太阳能与太阳能电池

　　大家都知道，开发和利用太阳能对保护地球的生态环境，维护人类社会的持续发展有着重要的战略意义和现实意义。

　　那么，太阳能是一种什么样的能量呢，太阳能是太阳以电磁辐射形式发射的能量。太阳辐射波氏范围包括整个光谱，"i见光约A40°/，红外辐射约占5n%（1在实际应用中，太阳能是指到达地球表面及大气层中的太阳辐射能。

　　人类赖以生存的地球所截茯到的太阳能为1.743xiwkw，代中31.8%以短波辐射肜式被反剔回宇宙，43.5%转变为热能，22.71；。用于蒸发、降雨等水分循环，约1.9%驱动大气和海洋对流循环转变为风能和洋流、波浪能，植物光和作用仅占地球截获太阳能的0.1%.太阳能的开发利用分为直接利用和间接利用两类。直接利用是将太阳辐射能量直接转换成热能、电能和化学能；间接利用是指开发利用生物质能、风能、波浪能和海水温差发电等，两者统称为太阳能利用。

　　太阳能是清洁的能源，在能量转换过程中不排放co2、nok、尘埃或放射性废料，而且可以持久地取用。其不足之处是能流密度低，不连续，供能不稳定。

　　用现代篼新技术开发利用太阳能的任务，是要提篼能量转换效率，降低设备的成本，解决好能量转换系统的匹配及优化等。

　　下面，我们来看看太阳能电池太阳能电池是一种能有效地吸收夂阳辐射能，并使之转变成电能的科导体电子器件。太阳能电池统称'/厂光伏器件“或”光电池“。太抖1能电池可以单独地作为光探测元（t，例如在照相机中使用，但更主要的是经过串联和并联以获得所需的电压及电流来作为供电电源使用。

　　太阳能电池一般被制成N+―P型结构，注：个别的为，+―1型（此处+号表示篼浓度的掺杂）。已商品化的太阳能电池主要有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。其他已经建立试制线或正在进行重点研究的电池包括化合物太阳能电池，属于薄膜类的有铜铟锡太阳能电池、锑化镉太阳能电池；属于晶体类的有砷化镓太阳能电池，磷化钢太阳能电池。还有供聚光光伏系统使用的聚光型太阳能电池，其基片主要是使用单晶硅或砷化镓。使用硅带及硅珠来制作的太阳能电池正在研究之中。

　　太阳能电池研究的主要目标是降低成本。太阳能电池依靠光生伏打效应工作。光生伏打效应是当半导体材料吸收光时，产生自由的正电荷（空穴）和负电荷（iLl，并将其分离到半导体材知内的不Nl<>

　　阳光的照射使P―N结附近产生电子空穴对，建立了内建（势垒）电场，驱使空穴移向P型区，电子移向N型区，如此移动自由电荷的结果产生了电压差，当转移这些电荷经过电子终端输送到外部的应用负载上就可形成电流，这就是P―N结太阳能电池发电的基本工作原理。

　　太阳能电池的光电转换效率，是指太阳能电池的最大输出功率与照射到电池上的人射光的功率比，它是反应太阳能电池性能的最直接参数。

　　将太阳能电池置于标准光强的照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流，叫作短路电流Isc.在太阳能电池两靖开路时测得的电压，叫作开路电压Voc.典型的太阳能电池特性可用电流一电压关系曲线来表示，从曲线上可找到一个使太阳能电池输出功率最大的最佳功率点，此点对应的电流Im为最佳负载电流（工作电流），对应的电压最佳负载电压（工作屯丨丨1）。

　　欢阳能电池的主要应用领域分匆令间应用及地面应用两类。地面应用主要是用在微波中继站、电视转播W.专用电话系统等通信领域，以及边远无电地区的光伏独立电站、照明攻电视用户系统，还有水泵系统、电围栏、交通信号、监测系统、阴极防护等。空间应用主要是作为人造卫星电源。非晶硅太阳能电池主要应用在计算器、手表等电子消费品方面。

　　（注：太阳光电转换是将大阳光的辐射能转成电能的一种能量转。由于实用上主要是经由光生伏打效应来转换，所以一般多称为光伏转，简称为光伏。实际上主要是使用太阳能电池来进行光电转换，所以也可用“太阳能电池”

　　一词来包括这一领域。）（半波1