概要: 太陽能電池的外特性,從應用的角度論述,大家主要關心的是太陽能電池的外特性。首先,對于單片太陽能電池來說,它是一個PN結,除了當太陽光照射在上面時,它能夠產生電能外,它還具有PN結的一切特性。在標準光照條件下,它的額定輸出電壓為0。48V。在太陽能照明燈具使用中的太陽能電池組件都是由多片太陽能電池連接構成的。
2 太陽能電池在燈具使用中必須注意的問題
2.1 太陽能電池功率的選擇,我們所說的太陽能電池輸出功率Wp是標準太陽光照條件下,即:歐洲委員會定義的101標準,輻射強度1000W/m2,大氣質量AM1.5,電池溫度25℃條件下,太陽能電池的輸出功率。這個條件大約和平時晴天中午前后的太陽光照條件差不多,(在長江下游地區只能接近這個數值)這并不象有些人想象的那樣,只要有陽光就會有額定輸出功率,甚至認為太陽能電池在夜晚日光燈下也可以正常使用。這就是說,太陽能電池的輸出功率是隨機的,在不同的時間,不同的地點,同樣一塊太陽能電池的輸出功率是不同的。 表1是我國不同地區太陽光照條件為了更加直觀地了解各地每天太陽能輻射的平均分布,表2給出年總輻射量與日平均峰值日照時數(太陽能電池每天可以接受到1000W/m2輻照度的等效時間)對應關系。表2年總輻射量與日平均峰值日照時數對應表,通過上面資料可以看出,太陽能燈具的設計和燈具的使用地區有關。太陽能電池組件額定輸出功率和燈具輸入功率之間關系在華東地區大約是2~4:1,具體比例要根據燈具每天工作時間以及對連續陰雨天照明要求決定。另外太陽能電池的輸出功率大約120W/m2。
2.2 蓄電池容量的選擇 由于太陽能光伏發電系統的輸入能量極不穩定,所以一般需要配置蓄電池系統才能工作,太陽能燈具也不例外,必須配置蓄電池才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池,它們的容量選擇直接影響系統的可靠性以及系統價格。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則:首先在能夠滿足夜晚照明的前提下,把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來,同時還要能夠存儲滿足連續陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要,蓄電池容量過大,一方面蓄電池始終處在虧電狀態,影響蓄電池壽命,同時造成浪費。
2.3 太陽能電池封裝形式的選擇 ,目前太陽能電池的封裝形式主要有2種,層壓和滴膠,層壓工藝可以保證太陽能電池工作壽命25年以上,滴膠雖然當時美觀,但是太陽能電池工作壽命僅僅1~2年。因此,1W以下的小功率太陽能草坪燈,在沒有過高壽命要求的情況下,可以使用滴膠封裝形式,對于使用年限有規定的太陽能燈,建議使用層壓的封裝形式。另外,有一種硅凝膠用于滴膠封裝太陽能電池,據說工作壽命可以達到10年。
2.4 太陽能電池安裝傾斜角度的選擇和裝飾性外罩,為了美觀,許多的太陽能燈具的工廠將太陽能電池水平放置,在這種情況下,太陽能電池的輸出功率將減少15%~20%,如果再在太陽能電池上面增加一個裝飾性外罩,太陽能電池的輸出功率又將減少5%左右,太陽能電池價格昂貴,我們收集了許多國外太陽能燈資料,在美觀和節能兩者之間,大多數都選擇節能。在長江下游太陽能電池的最理想傾斜角度是40度左右,方向為正南方。
2.5 熱島效應,單片太陽能電池一般是不能使用的,實際應用的是太陽能電池組件。太陽能電池組件是由多片太陽能電池組合而成,用以達到期望的電壓值。太陽能電池組件在使用過程中,如果有一片太陽能電池單獨被遮擋,例如樹葉鳥糞等,單獨被遮擋的太陽能電池在強烈陽光照射下就會發熱損壞,于是整個太陽能電池組件損壞。這就是所謂熱島效應。為了防止熱島效應,一般是將太陽能電池傾斜放置,使樹葉等不能附著,同時在太陽能電池組件上安裝防鳥針。
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