【導讀】 莇蝕罿羇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃螇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈薄螄羀芇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆蒈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆羈肅芄蒅肅羈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇薁螀膀蒆薀袂羃莂蕿肄膈莈薈螄肁芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀蚄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿蒁蟻袇膄莇蝕罿羇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃螇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈薄螄羀芇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆蒈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆羈肅芄蒅肅羈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇薁螀膀蒆薀袂羃莂蕿肄膈莈薈螄肁芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀蚄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿蒁蟻袇膄莇蝕罿羇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖膁莃螇羆羄艿螆蚆腿膅螅螈薄螄羀芇蒀螄肅肀莆螃螂芆節(jié)荿裊聿膈莈羇芄蒆蒈蚆肇莂蕆蝿節(jié)羋蒆羈肅芄蒅肅羈薃蒄螃膃葿蒃裊羆蒞蒂羈膂芁蒂蚇羅膇薁螀膀蒆薀袂羃莂蕿肄膈莈薈螄肁芄薇袆芇腿薆罿聿蒈薆蚈芅莄薅螁肈芀蚄袃芃膆蚃羅肆蒅螞蚅衿蒁蟻袇膄莇蝕罿羇芃蝕蠆膃腿蠆螁羅蕆蚈襖

　　

【正文】 的充電電流。 (d)。此參數(shù)決定了蓄電池容量大小及陰雨天過后恢復電池容量所需要的太陽能電池組件功率。 之間的間隔天數(shù) (D)。這是決定系統(tǒng)在一個連續(xù)陰雨 天過后充滿蓄電池所需要的電池組件功率。 路燈設計參數(shù)的確定 以某 市為例，安裝一批太陽能路燈，光源功率 8W，要求路燈每天工作 11小時，保證連續(xù) 7 個陰雨天能正常工作。當?shù)貣|經(jīng) 114 度，北緯 23度，年平均日太陽輻射為 ，年平均月氣溫為 度，兩個連續(xù)的陰雨天間隔時長 25 天。根據(jù)以上資料，計算出光伏組件傾斜角 26度，標準峰值時數(shù)約 4小時。 (1)負載日耗電量： / 8 11 12 W H U Ah? ? ? ? ? ? (21) 式中 U為系統(tǒng)蓄電池標稱電壓 (2)滿足負載日 用電的光伏組件的充電電流 ： 1 *1. 05 / / 5 / Q h A?? (22) 式中系數(shù)分別為太陽能充電綜合損失系數(shù)，蓄電池充電效率和控制器效率 (3)蓄電池容量：吉林工程技術(shù)師范學院畢業(yè)論文 13 * ( 1 ) / 5 8 5 93 0C Q d A h A h? ? ? ? ? ? ? ? 取 9 (23) 式中 為蓄電池放電深度， 為蓄電池安全系數(shù) (4)連續(xù)陰雨天過后需要恢復蓄電池容量的太陽能電池組件充電電流： 2 * 5 / / 90 5 4 25 75I C h D A? ? ? ? ? ? (24) 式中 為蓄電池放電深度 (5)太陽能電池組件的功率為： 12( ) 1 8 ( 2 .5 0 .6 7 5 ) 1 8 5 7P I I W p? ? ? ? ? ? ? (25) 式中 18 為太陽能電池工作電壓 第三章 系統(tǒng)設計的理論分析 14 第三章 系統(tǒng) 設計 的理論分析 系統(tǒng)基本 介紹 系統(tǒng)由太陽能電池組件部分 (包括支架 )、 LED 光源 、控制箱 (內(nèi)有控制器 )等 幾部分構(gòu)成 ,太陽能電池板的設計對系統(tǒng)的抗風設計非常有利 。 蓄電池采用地埋式 ， 蓄電池箱采用防腐材料加工而成，可有防盜、防水、易于維修等作用。 如 圖 31 所示。 ?太陽能電池：吸收太陽能，將光能轉(zhuǎn)換成直流電能 。 ?控制器：控 制蓄電池的充放電的深度，延長蓄電池壽命，控制負載運行時間及狀態(tài)。 ?蓄電池：儲存太陽能電池板產(chǎn)生的電能，在夜晚 為 負載提供電力。 圖 31 系統(tǒng)組成 吉林工 程技術(shù)師范學院畢業(yè)論文 15 太陽能路燈 系統(tǒng) 設計 總體分析 太陽能路燈以控制、工作方式的不同，可分為兩 種系統(tǒng)： 光控開－光控關(guān) 原理： 白天，太陽光照射到太陽電池組件表面時，光伏效應產(chǎn)生電能，并通過控制器對蓄電池進行充電；隨著光線逐漸減弱，太陽電池組件產(chǎn)生的電壓不斷下降，當電壓值低于控制器設置的啟動電壓值時，控制器啟動負載工作。光線逐漸增強，電池組件產(chǎn)生的電壓增大并達到控制器設 定關(guān)斷電壓值時，控制器切斷負載。 光控開－時控關(guān) 原理： 白天，太陽光照射到太陽電池組件表面時，光伏效應產(chǎn)生電能，并通過控制器對蓄電池進行充電；隨著光線逐漸減弱，太陽電池組件產(chǎn)生的電壓不斷下降，當電壓值低于控制器設置的啟動電壓值時，控制器啟動負載工作。當負載工作時間達到控制器預先設定時間時，控制器切斷負載，負載停止工作。 由于單片機程序設計十分靈活，所以可由軟件設計選擇控制方式。 本系統(tǒng) 的程序 采用第二種方案。 太陽能光伏發(fā)電的理論 為什么半導體 PN 結(jié) 經(jīng)由 太陽光一照就有電呢 ? 科學家們將這種光照生電 的現(xiàn)象叫做 “ 光生伏打效應 ” ，簡稱 “ 光伏效應 ” 。光伏效應的核心原理就是 PN 結(jié)的 “ 空穴導電 ” ?？昭ù碇姾?，正電荷的移動就形成了電流，這個電流就叫 “ 光生電流 ” ，它與光電池板的面積、光照度、光電池板表面溫度等因素有關(guān)。 實驗證明，光生電流的大小，受光電池板安裝角度偏差的影響也是非第三章 系統(tǒng)設計的理論分析 16 常大的而且變化迅速，在相同實驗條件下，光伏電壓對安裝角度的偏差變化則反應遲鈍，受其影響很小。電池的驅(qū)動能力的大小也即電動勢的大小與電流是直接相關(guān)的，雖然電動勢是以 “ 伏特 ” 為單位來表示的，但其“ 實力 ” 是由內(nèi)部電流的強弱決定的，實踐中我 們經(jīng)常能遇到這樣的情況，一節(jié)（塊）電池的電壓還很高，但是電流特別小，電壓再高也是虛的。那什么是電流呢？電流就是電子的定向移動?；芈分须娏鞯姆较蛴肋h與電子流動的方向相反。對太陽能電池來說，光生電流的方向就是 “ 空穴 ” 移動的方向，也就是電子流的反方向。 光生電流決定了太陽能電池的發(fā)電效率，因此光電產(chǎn)品和光伏 發(fā)電 工程特別要注意光電池組件板的安裝角度。角度偏差一點，光生電流都會下降很多。 光生電流的產(chǎn)生，表面上看是 “ 空穴導電 ” 形成的，但實質(zhì)上還是電子的 “ 定向填充空穴 ” 形成的。那么 “ 空穴移動 ” 和電子 “ 填充空穴 ” 又是怎么 回事呢？先看看太陽能電池的 制作 材料單晶硅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 單晶硅內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)是四價電子結(jié)晶形態(tài)。硅原子靠這四價電子相互間形成強勁有力的離子鍵從而即相互吸引、又相互排斥，所有的硅原子都形成有規(guī)則的排列，豎看成列，縱看成行，美麗而神奇。原子間的空格也叫晶格，是自由電子活動的空間。 P型半導體就是在美麗的四價單晶硅中摻雜了三價的硼原子，結(jié)果，某一個硼原子取代了硅原子，混在晶格中，但因為硼原子周圍只有三個電子，必定有一對離子鍵因失配而呈現(xiàn) “ 空缺 ” （缺少 單 價電子相配），這就存在了一種不穩(wěn)定或者說不平衡的趨勢， “ 空穴 ” 的 形象化比喻由此而來， “ 空穴 ” 時時表現(xiàn)出使晶格趨于穩(wěn)定的態(tài)勢。這就是 P 型半導體的特性。再說 N 型半導體。與 P型半導體相類似，單晶硅在高溫高壓下形成結(jié)晶態(tài)之前，在純硅當中摻雜了五價的磷原子，結(jié)晶形成后，某一個磷原子吉林工程技術(shù)師范學院畢業(yè)論文 17 占據(jù)了硅原子的位置混在晶格中，結(jié)果必定有一價電子找不到配對、無家可歸因而成為不安定因素。 N 型半導體就形成了。 現(xiàn)在要做一件好事，就是把 P 型半導體與 N 型半導體貼合在一起。結(jié)果在接觸面上就形成了很薄的半導體膜層，這個膜層被科學家稱為 PN結(jié)， PN 結(jié)是一個內(nèi)建電場，具有單向?qū)щ娦裕醇由险螂妶鼍蛯?，加?反向電場就截止。 PN 結(jié)是半導體器件技術(shù)和電子科學發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)。目前實驗室內(nèi)的 PN 結(jié)可以細微到納米級。這意味著超大規(guī)模集成電路的開發(fā)應用會來一次歷史性的飛躍，帶給我們的好處是最高檔的 PC 機可以 制作 得很輕、很薄、很小巧。 太陽能電池的外表面 —— 向陽的一面是富空穴的 P 型半導體，緊貼下面的就是富電子的 N 型半導體。在太陽光子的激發(fā)下， N區(qū)的自由電子異常活躍，終于沖破 PN 結(jié)的阻擋，逐次開始填充 P 區(qū)中的空穴。有意思的是，這些空穴由下向上 依 次被電子填充，就 好像 空穴由上而下在悄悄移動。這就是 “ 空穴的移動 ” ，這個移動是虛擬移 動，晶格中的每個原子都在各自的位置上紋絲不動，動的只是與正電荷相配對的電子而已。太陽能電池的電動勢由此而生。但是，空