3。太阳能台灯主要组成部分介绍及选取

3。1 太阳能电池简介

3。1。1 太阳能电池介绍

太阳能是一种辐射能，它必须借助能量转换器才能变换成电能[12]，这种能量 转换器就叫太阳能电池。

太阳能电池大都为半导体材料制造的，种类众多，形式各样，可按照多种方 式进行分类。如按照结构的不同可分为同质结太阳能电池，异质结太阳能电池， 肖特基太阳能电池，多结太阳能电池，液晶太阳能电池；如果按照材料的不同可 分为硅太阳能电池，化合物半导体太阳能电池，有机半导体太阳能电池和薄膜太 阳能电池；也可以按照应用分为空间用太阳能电池和地面用太阳能电池。

3。1。2 太阳能电池的基本工作原理

太阳能电池的工作原理就是半导体 p-n 结的光生伏打效应。光生伏打效应， 就是当物体受光照时，其体内的电荷分布状态发生变化而产生电势能和电流的一 种效应[13]。具体来说就是当光照射到时，N 区和 P 区的带价电子受光照影响， 电子获得光能而释放电子，这就产生了电子空穴对，P 区电子在势垒电场的作用 下向 N 区移动，N 区空穴向 P 区移动，形成了 N 区向 P 区的光生电流。由光生 载流子的移动形成一个反向电场，在此反向电场的作用下会产生一个与光生电流 方向相反的正向结电流，当光生电流与正向结电流相等时，就建立了稳定的电势 差，也就是光生电压。当外接电路环路时，电子空穴对的相对移动就会产生直流 电流，从而输出电能。文献综述

 太阳能电池模型

3。1。3 太阳能电池的数学模型

由上节内容可以看出，太阳能电池可以看成一个大的二极管，它的数学模 型如图 3-2 所示：

其中 I 为太阳能电池的输出电流，U 为太阳能电池的输出电压， I pb 表示光 生电流， I0 为二极管的饱和电流， RS 为串联电阻， Rab 为并联电阻。太阳能电池 的输出特性方程为：

式中的 q 为电子的电荷量，通常取1。6 1019 C，N 为二极管的特性因子，K

为玻尔兹曼常数，T 为电池的温度。

3。1。4 太阳能电池的选取

由于一个太阳能电池产生的电压有限，只能大约产生 0。45V 电压，因此需要

多个太阳能电池连接成太阳能电池组件。目前应用广泛的太阳能电池主要是硅系 的太阳能电池，主要有单晶硅，多晶硅，非晶硅和薄膜式的。其中单晶硅太阳能 电池的变换效率最高，可达 15~17%，是所有太阳能电池中转换率最高的，目前 已达 24。7%。多晶硅是对硅晶体的再加工，转换率比单晶硅低，能达到 12~14%, 同时的使用寿命要比单晶硅要短。而非晶硅、薄膜太阳能电池的转换率太低，只 有 6~10%。综上所示，选取单晶硅最为合适。

3。2  LED 灯的选取

3。2。1 LED 灯的介绍

LED 是发光二极管的简称，是一种新型的固态光源。原理就是 PN 结发光， 核心是半导体晶片，负极附在一个支架上，正极接电源正极。半导体有两部分组 成，空穴占主导地位的 P 型半导体，电子占主导的 N 型半导体，两者连接成一 个 P-N 结。这个晶片受通过导线的电流的影响，电子向 P 区飘移，电子和空穴 在 P 区里复合，然后就会以光子的形式向外辐射发出能量，这就是 LED 发光的 原理。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

3。2。2 LED 灯的优点

LED 作为一种全新的光源，有其他光源所没有的优点，其优点如下： 1。节能：LED 比节能灯还要节能,它的耗电量仅为 40 ~ 1000MW 。