【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 型兩種不同導(dǎo)電類型的、同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的 PN 結(jié)上時(shí)，在一定的條件下（太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng)小于 的光線進(jìn)入 PN 結(jié)區(qū)附近），太陽(yáng)能輻射被半導(dǎo)體材料吸收 ，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子，即電子和空穴。由于 PN 結(jié)物理與信息科學(xué)學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文 4 勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，在電場(chǎng)的作用下， N 區(qū)的空穴向著 P 區(qū)移動(dòng)，而 P 區(qū)的電子則向著 N 區(qū)移動(dòng)，最后在太陽(yáng)電池的受光面上積累大量的負(fù)電荷（電子），而在它的背光面上積累大量的正電荷（空穴）。即在光照作用下太陽(yáng)電池內(nèi)部形成電流密度 J 、短路電流 Isc 、開(kāi)路電壓 Uoc 。此時(shí)如果在太陽(yáng)電池的兩個(gè)表面引出金屬電極，并用導(dǎo)線接上負(fù)載，即形成由 PN 結(jié)、連接電路和負(fù)載組成的回路，在負(fù)載上就有 “ 光生電流 ” 流過(guò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的功率輸 出 。 太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)勢(shì) 太陽(yáng)能發(fā)電 的主要優(yōu)點(diǎn)在于：太陽(yáng)能電池可以設(shè)置在房頂?shù)绕綍r(shí)不使用的空間，無(wú)噪音、壽命長(zhǎng)，而且一旦設(shè)置完畢就幾乎不要需要調(diào)整?，F(xiàn)在只要將屋頂上排滿太陽(yáng)能電池，就可以實(shí)現(xiàn)家中用電的自給?，F(xiàn)今太陽(yáng)能的主要用途已不再是小規(guī)模的，從性質(zhì)上來(lái)說(shuō)，是專業(yè)化的。它從 軍事領(lǐng)域、通信領(lǐng)域到城市建設(shè)領(lǐng)域等都起到了重大的作用。 委內(nèi)瑞拉 還推出廉價(jià)太陽(yáng)能車、 歐洲 科學(xué)家研制出輕便的可穿在身上的太陽(yáng)能電池。目前 ,太陽(yáng)能的利用存在著巨大的 發(fā)展空間，有關(guān)的技術(shù)有可能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)突破。它已被許多發(fā)達(dá)國(guó)家作為其能源戰(zhàn)略的一個(gè)重要組成部分。 2 太陽(yáng)能 LED 照明系統(tǒng) 太陽(yáng)能照明系統(tǒng) 太陽(yáng)能照明系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、蓄電池、充放電控制器、逆變器和節(jié)能燈具、燈桿等組成 。 建筑領(lǐng)域的太陽(yáng)能燈主要有路燈、草坪燈、庭園燈、樓道燈等 。蓄電池是光伏電源系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，目前我國(guó)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池多數(shù)是鉛酸蓄電池（其中包括膠體蓄電池），只在高寒戶外環(huán)境采用鎘鎳電池。蓄電池容量應(yīng)在滿足夜晚照明的前提下，把白天太陽(yáng)能電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來(lái)，并能存儲(chǔ) 滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。 太陽(yáng)能燈的控制器除了要具備一般光伏系統(tǒng)的防反充、防過(guò)充和過(guò)放、防短路和反接等功能以外，還要具有自動(dòng)開(kāi)關(guān)照明燈的功能。通常使用定時(shí)和光控兩種方式對(duì)太陽(yáng)能燈的工作時(shí)間進(jìn)行控制。定時(shí)控制可采用模擬線路或單片機(jī)控制兩種方法，根據(jù)實(shí)際需要，事先設(shè)定路燈每天晚上的工作時(shí)間，調(diào)整電子或者機(jī)械計(jì)時(shí)器的接通或斷開(kāi)時(shí)刻，到時(shí)路物理與信息科學(xué)學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文 5 燈便可以自動(dòng)開(kāi)或關(guān)。另一種控制方式是光控，可以單獨(dú)安裝光敏器件，也可以利用太陽(yáng)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(shí)自動(dòng)開(kāi)燈，一直到天亮 （照度高于某一設(shè)定值）時(shí)再自動(dòng)關(guān)燈。 應(yīng)用太陽(yáng)能給傳統(tǒng)的燈具光源供電并不十分經(jīng)濟(jì)。隨著固體物理和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，人類開(kāi)發(fā)出了第四代光源 ── 固體光源 LED （第一代為白熾燈，第二代為熒光燈，第三代為氣體放電燈）。太陽(yáng)能發(fā)電與 LED 照明的結(jié)合立即成為一大亮點(diǎn)，迅速吸引了人們的目光。 固體光源 ──LED 具有功耗低、壽命長(zhǎng)（ 105h ）、光效高（目前為 50～ 80lm/W ，今后可達(dá) 100～ 120lm/W ）、反應(yīng)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(méi)有污染）、可平面封裝、易開(kāi)發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)；沒(méi)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(diǎn)；兼?zhèn)湔彰?、裝飾功效，是被業(yè)界看好在未來(lái) 10 年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一大潛力產(chǎn)品。 太陽(yáng)能 LED 照明原理及優(yōu)勢(shì) LED（ Lightly， Emitting， Diode），又稱發(fā)光二極管，它們利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過(guò)剩的能量 而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見(jiàn)光。它的 發(fā)光是一種能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象 ,當(dāng)系統(tǒng)受到外界激發(fā)后 ,會(huì)從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài) 。當(dāng)系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時(shí) ,如果多余的能量以光的形式輻射出來(lái) ,就會(huì)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。 LED 照明光源的主流是高亮度的白光 LED。目前，已商品化的白光LED 多是二波長(zhǎng)，即以藍(lán)光單晶片加上 YAG 黃色熒光粉混合產(chǎn)生白光。它也可以可直接發(fā)出人眼可見(jiàn)的紅、橙、黃、綠、藍(lán)等顏色的可見(jiàn)光及近紅外的不可見(jiàn)光。LED 實(shí)際上是一個(gè)半導(dǎo)體的 PN 結(jié) ,其基本的工作原理是一個(gè)電光轉(zhuǎn)換過(guò)程 ,圖 3 是典型 LED 的基本構(gòu)造圖。它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料 ,置于一個(gè)有引線的架子上 ,然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封 ,起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用 ,所以LED 的抗震性能好。從 20 世紀(jì) 60 年代的第一只 LED 問(wèn)世 ,至今已有了很大的發(fā)展。 物理與信息科學(xué)學(xué)院 2022 屆畢業(yè)論文 6 LED 光源的基本特征 發(fā)光效率高 LED 經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。 LED 光效經(jīng)改良后將達(dá)到達(dá) 50～ 200 流明／瓦，而且其光的單色性好、光譜窄，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見(jiàn)光。目前，世界各國(guó)均加緊提高 LED 光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來(lái)其發(fā)光效率將有更大的 提高。 耗電量少 LED 單管功率 ～ 瓦，采用直流驅(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓 ～ 伏，電流 15～ 18 毫安，反應(yīng)速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的八分之一，熒光燈管的二分之一，日本估計(jì)，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的 LED 替代日本一半的白熾燈和熒光燈。每年可節(jié)約相當(dāng)于 60 億升原油。就橋梁護(hù)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。 使用壽命長(zhǎng) 采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減 等缺點(diǎn)。而采用LED 燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎。平均壽命達(dá) 10 萬(wàn)小時(shí)。 LED 燈具使用壽命可達(dá) 5～ 10 年，可以