太陽能光伏led在西北地區(qū)的應用前景研究-wenkub
2023-05-19 04:18:33 本頁面
【正文】 究 李正存 （物理與信息科學學院，天水師 范學院，甘肅天水 ,741000） 摘要 ： 本文介紹太陽能光伏發(fā)電技原理，分析了其技術(shù)特點和發(fā)展必要性。 發(fā)光二極管 。我們的地球處在離太陽差不多有一億英里的地方。作為一種不污染環(huán)境，又取之不盡的 新能源 ， 它無處不在。這些傳統(tǒng)燈具耗能較大，都是在高壓的環(huán)境下工作，極不安全，而且壽命短。此外，由于 LED 燈本身的特點，可以減少火力發(fā)電所帶來的大量天然能源的消耗和環(huán)境的污染，也可以節(jié)約大量能源。因此 ,利用太陽能光伏技術(shù)與 LED照明系統(tǒng)便可以 解決西北地區(qū)的這一大難題。對用電器而言，這時可以直接給直流電器供電，也可經(jīng)過逆變器將直流電變換為交流電給交流電器供電或直接進入電網(wǎng)。由于晶體硅比非晶體硅的發(fā)電效率高，所以目前市場上晶體硅太陽電池（包括單晶硅、多晶硅電池）占主導地位。這種把光能轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換器，就是 太陽能電池 。太陽能電池只要受到陽光或燈光的照射，就能夠把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，?電池 從一方流向另一方，一般就可發(fā)出相當于所接收光能的 10～ 20% 的 電能 。 1954 年，美國科學家恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室首次制成物理與信息科學學院 2020屆畢業(yè)論文 3 了實用的單晶硅太陽電池，誕生了將太陽光能轉(zhuǎn)換為電能的實用光伏發(fā)電技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)已晶體硅為例描述光發(fā)電過程。光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在 PN 結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。即在光照作用下太陽電池內(nèi)部形成電流密度 J 、短路電流 Isc 、開路電壓 Uoc ?，F(xiàn)今太陽能的主要用途已不再是小規(guī)模的，從性質(zhì) 上來說，是專業(yè)化的。它已被許多發(fā)達國家作為其能源戰(zhàn)略的一個重要組成部分。蓄電池容量應在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，并能存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。另一種控制方式是光控，可以單獨安裝光敏器件，也可以利用太陽能電池本身作為光敏器件，即在周圍環(huán)境暗到一定程度（照度低于某一設(shè)定值）時自動開燈，一直到天亮（照度高于某一設(shè)定值）時再自動關(guān)燈。 固體光源 ──LED 具有功耗低、壽命長（ 105h ）、光效高（目前為 50～ 80lm/W ，今后可達 100～ 120lm/W ）、反應速度快（可在高頻下使用，可任意控制其功耗和亮度，而不影響其壽命）、直流低壓工作安全可靠（ 24V 、 12V 、 ，免逆變器）、環(huán)保（耐震、耐沖擊、不易破、廢棄物可回收、沒有污染）、可平面封裝、易開發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點；沒有白熾燈泡高耗電、易碎以及日光燈廢棄物含汞污染等缺點；兼?zhèn)湔彰?、裝飾功效，是被業(yè)界看好在未來 10 年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一大 潛力產(chǎn)品。 LED 照明光源的主流是高亮度的白光 LED。它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導體材料 ,置于一個有引線的架子上 ,然后四周用環(huán)氧樹脂密封 ,起到保護內(nèi)部芯線的作用 ,所以LED 的抗震性能好。目前，世界各國均加緊提高 LED 光效方面的研究，在不遠的將來其發(fā)光效率將有更大的提高。就橋梁護欄燈例，同樣效果的一支日光燈 40 多瓦，而采用 LED 每支的功率只有 8 瓦，而且可以七彩變化。 LED 燈具使用壽命可達 5～ 10 年，可以大大降低燈具的維護費用，避免經(jīng)常換燈之苦。光源體積小，可以隨意組合，易開發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護。 西北地區(qū)太陽能資源分析 我國的太陽能源，根據(jù)接受太陽輻射能的不同大致劃分為五個地區(qū)： 一類地區(qū)：全年日照時數(shù)為 3200～ 3300 小時，輻射量在 670～ 837104kj/。 二類地區(qū)：全年日照時數(shù)為 3000～ 3200 小時，輻射量在 586～ 670104kj/，相當于 200～ 225kg 標準煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。主要包括四川、貴物理與信息科學學院 2020屆畢業(yè)論文 8 州兩省，是我國太陽能源最少的地區(qū)。因此發(fā)展太陽能照明有著得天獨厚的優(yōu)勢。LED 的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性強，對就業(yè)拉動作用大。對我國西北地區(qū)來說，這顯然是提供了不受外銷市場限制的穩(wěn)定發(fā)展空間。 超高亮 LED 的研制成功 ,大大地降低了太陽能燈具使用成本 ,使之達到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本報價 ,并且具有保護環(huán)境、安裝簡便、操作安全、經(jīng)濟節(jié)能等優(yōu)點。目前 ,西安市科技局積極扶持經(jīng)開區(qū)發(fā)展半導體照明產(chǎn)業(yè)。從 2020年的 “ 十一五 ” 開始 ,國家將半導體照明工程作為一個重大工 程進行推動。 因而，發(fā)展西北地區(qū)太陽能 LED 是我們不錯的選擇，刻不容緩。太陽能光伏發(fā)電這一綠色發(fā)電，正在以驚人的速度發(fā)展，據(jù)光伏專家保守估計，在未來十年里，太陽電池組件的平均轉(zhuǎn)換效率要超過 18﹪，而價格要下降到 。 應用現(xiàn)狀及面臨問 題 我國的光伏地面應用開始于 20 世紀 70 年代， 90 年代后發(fā)展迅速。首先，在西北地區(qū)應用太陽能光伏 LED 照明技術(shù)，在有公共電網(wǎng)的地方可以采用并網(wǎng)發(fā)點模式。所以一方面根據(jù)作者的淺見可以用活動支架來支撐太陽能電池板。這方面問題已有好多專家、學者提出解決方案。 當然 ,正如專家們指出 ,太陽能光伏 LED 還有一系列問題有待解決 ,如大幅度提高光效、 降低成本實屬不易 ,還有提高顯色性、光色均勻性 ,完善控制和驅(qū)動技術(shù) ,配套的燈具等。太陽能作為新世紀的最大綠色能源，應用太陽能電池這一巨大的 PN 結(jié)，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。 LED 是光源技術(shù)的革命性發(fā)展 ,是對傳統(tǒng)光源的有力挑戰(zhàn) ,將對全球照明工業(yè)造成巨大沖擊。新世紀的和諧將會完美的展現(xiàn)在我們的眼前。在不久的將來，我們將會在這一片擁有充足陽光的大地上看見我們前所未有的景象：一排排太陽能電池板盡情的吸收著陽光；一個個路邊衛(wèi)士矗立在路的兩旁，它就是晚上我們的小太陽，給我們足夠的光；在我們舒適的庭院里，總有一兩盞燈在晚上為我們
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