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研究太阳辐射 尽显太阳能路灯原理

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[2012-02-08]

太阳能辐射通过星级空间到达地球,但是由于地球以椭圆形轨道绕太阳能运行,因此太阳能与地球之间的距离不是一个常数,而且一年里每天的日地距离也不一样。在某一点的辐射强度与它和辐射源的距离的平方成反比,这意味着地球大气上方的太阳辐射强度会随日地间距离不同而异。然而,由于日地间距离太大,所以地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。因此,人们就采用“太阳常数”来描述地球大气层上方的太阳辐射强度。

虽然地面光谱辐射照度是变化的,但其变化时有一定的规律。实际上,太阳能电池的效率要比理论计算值低得多,因为太阳能电池在转换中有很多损失,其损失概况以下几点。

1)、投射到太阳能电池表面的太阳光一部分被反射掉而没有进入太阳能电池。这种反射损失是一种相当大的损失。纯净的硅表面的反射率在0.4-1um波长范围内约30%。为减少反射损失,在制造太阳能电池时会在纯净的硅表面镀一薄层氧化硅,氧化钛或二氧化铈等以减少反射,这些膜在光谱范围内是透明的。

2)、光线进入太阳能电池后,能量大于“禁带”宽度的光子被太阳能电池吸收,产生电子-空穴对,不产生空穴对的波长在太阳能电池中损失掉。而产生电子-空穴对以后有一部分剩余的能量便在短时间内以热的形式传给了半导体晶格,也造成了损失。对于硅太阳能电池来讲,它占入射光线的总能量的53%。

3)、光激发产生的少数载流子中有一部分以扩散方式流到PN结,它是对电流输出有贡献的一部分。而另外一部分则远离结位置并在太阳能电池表面和内部复合掉。

4)、太阳能电池的开路电压小于其禁带宽度,这项损失为电压因素损失。

5)、太阳能电池的最大功率输出与其开路电压和短路电流的乘积之比称为功率曲线,太阳能电池在开路和短路时的损失称为功率损失。

6)、太阳能电池的串联电阻及接触电阻和薄膜层电阻也会造成损失。

根据以上方面,就可以设计出高品质的太阳能路灯,太阳能庭院灯。