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畢業(yè)設(shè)計(jì)-太陽(yáng)能臺(tái)-文庫(kù)吧資料

2025-06-12 01:53本頁(yè)面
  

【正文】 示。 當(dāng)電流 通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)作用于這個(gè)晶片的時(shí)候 , 電子就會(huì)被推向 P 區(qū) , 在 P 區(qū)里電子跟空穴復(fù)合然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量 , 這就是LED 發(fā)光的原理。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成 , 一部分是 P 型半導(dǎo)體 , 在它里面空穴占主導(dǎo)地位 , 另一端是 N 型半導(dǎo)體 , 在這邊主要是電子。 LED 是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件 , 它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。在太陽(yáng)光照射時(shí) , 太陽(yáng)電池輸出電壓的極性以 P 型側(cè)電極為正 , N 型側(cè)電極為負(fù)。 因此功率也較大。 每一片單體硅太陽(yáng)電池的工作電壓大約為 , 此數(shù)值的大小與電池片的尺寸無(wú)關(guān)。 上、下電極分別與 N+區(qū)和 P 區(qū)形成歐姆接 觸, 盡量做到接觸電阻為零。從電池頂區(qū)表面引出的電極是上電極 , 為保證盡可能多的入射光不被電極遮擋同時(shí)又能減少電子和空穴的復(fù)合損失 , 使之以最短的路徑到達(dá)電極 , 所以上 電 極一般都采用鋁 銀材料制成柵線(xiàn)形狀。 晶體硅太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu) 典型的晶體硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)如圖 36 所示 , 其基體材料是薄片 P 型單晶硅厚度在 以下。假使把太陽(yáng)電池短路,即 RL=0,則所有可以到達(dá) PN 結(jié)的過(guò)剩載流子都可以穿過(guò)結(jié),并因外電 路閉合而產(chǎn)生了最大可能的電流 ISC。 在有光照射時(shí),上、下電極之間就有一定電勢(shì)差,用導(dǎo)線(xiàn)連接負(fù)載,就能產(chǎn)生直流電。 P 區(qū)中的光生電子也會(huì)向 PN 結(jié)邊界擴(kuò)散,并在到達(dá) PN 結(jié)邊界后,同樣受到內(nèi)建電場(chǎng)的作用而在電場(chǎng)力作用下作漂移運(yùn)動(dòng) ,進(jìn)入 N 區(qū) ,而光生空穴 ( 多數(shù)載流子 )則 被留在 P PN 結(jié)兩側(cè)產(chǎn)生了正、負(fù)電荷的積累 , 形成與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反的光生電場(chǎng)。光生電子 空穴對(duì)在空間電荷區(qū)中產(chǎn)生后,立即被內(nèi)建電場(chǎng)分離,光生電子被推進(jìn) N 區(qū),光生空穴被推進(jìn) P 區(qū),在空間電荷區(qū)邊界處總的載流子濃度近似為0。在被太陽(yáng)電池吸收的光子中,那些能夠大于半導(dǎo)體禁帶寬度的光子 , 可以使得半導(dǎo)體中原子的價(jià)電子受到激發(fā),在 P 區(qū)、空間電荷區(qū)和 N區(qū)都會(huì)產(chǎn)生光生電子 空穴對(duì),也稱(chēng)光生載流子。所謂光生伏打效應(yīng),就是當(dāng)物體受到光照時(shí),其體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和電流的一種效應(yīng),如圖 35 所示。 圖 33 P 型半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu) 圖 34 N 型半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu) 太陽(yáng)電池基本工作原理 變換成電能的能量轉(zhuǎn)換器,就叫做 太陽(yáng)能電池。N”型。 如果摻入的雜質(zhì)是周期表第 V 族中的某種元素──施主雜質(zhì),例如砷或銻,這些元素的價(jià)電子帶都有五個(gè)電子,然而,雜質(zhì)元素價(jià)電子的最大能級(jí)大于鍺(或硅)的最大太陽(yáng)能臺(tái)燈 5 能級(jí),因此電子很容易從這個(gè) 能級(jí)進(jìn)入第Ⅳ族元素的傳導(dǎo)帶。在這個(gè)過(guò)程中,由于失去了電子而產(chǎn)生了一個(gè)正離子,因?yàn)檫@對(duì)于其它電子而言是個(gè)“空位”,所以通常把它叫做“空穴”,而這種材料被稱(chēng)為“ P”型半導(dǎo)體。 太陽(yáng)能電池的工作原理及結(jié)構(gòu) P 型和 N 型半導(dǎo)體 如果雜質(zhì)是周期表中第Ⅲ族中的一種元素──受主雜質(zhì),例如硼或銦,它們的價(jià)電子帶都只有三個(gè)電子,并且它們傳導(dǎo)帶的最小 能級(jí)低于第Ⅳ族元素的傳導(dǎo)電子能級(jí)。 由于有機(jī)材料柔性好,制作容易,材料來(lái)源廣泛,成本底等優(yōu)勢(shì)從,而對(duì)大規(guī)模利用太陽(yáng)能,提供廉價(jià)電能具有重要意義。其中一個(gè)電極的內(nèi)層由還原電位較低的聚合物修飾,外層聚合物的還原電位較高,電子轉(zhuǎn)移方向只能由內(nèi)層向外層轉(zhuǎn)移;另一個(gè)電極的修飾正好相反,并且第一個(gè)電極上兩種聚合物的還原電位均高于后者的兩種聚合物的還原電位。 圖 32 多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池 聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池 在 太陽(yáng)能電池中以聚合物代替無(wú)機(jī)材料是剛剛開(kāi)始的一個(gè)太陽(yáng)能電池制造的研究方向。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),將成為今后發(fā)展太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要方向。但是 GaAs 材料的價(jià)格不菲 ,因而在很大程度上限制了用 GaAs 電池的普及。 硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池效率高,成本較單晶硅電池低,并且也易于大規(guī)模生產(chǎn),但由于鎘有劇毒,會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,因此,太陽(yáng)能臺(tái)燈 4 并不是晶體硅太陽(yáng)能電池最理想的替代產(chǎn)品。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問(wèn)題及提高轉(zhuǎn)換率問(wèn)題,非晶硅大陽(yáng)能電池?zé)o疑 是太陽(yáng)能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。 ( 3)非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池與單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池的制作方法完全不同,工藝過(guò)程大大簡(jiǎn)化,硅材料消耗很少,電耗更低,成本低,重量輕,轉(zhuǎn)換效率較高,便于大規(guī)模生產(chǎn),它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電有極大的潛力。從制作成本上來(lái)講,比單晶硅太陽(yáng)能電池要便宜一些,材料制造簡(jiǎn)便,節(jié)約電耗,總的生產(chǎn)成本較低,因此得到 大量發(fā)展。這種太陽(yáng)能電池以高純的單晶硅棒為原料。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹(shù)脂進(jìn)行封裝,因此其堅(jiān)固耐用,使用壽命一般可達(dá) 15 年,最高可達(dá) 25 年。 晶硅太陽(yáng)能電池 晶硅太陽(yáng)能電池分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種 , 如圖 31 所示。 少 3 個(gè)小時(shí)的照明時(shí)間。 LED 供電, LED 采用 , 20mA 的高亮度直插式 LED 并聯(lián),并通過(guò)一個(gè)電位器或者觸控電路隨意更改 LED 燈的亮度,以滿(mǎn)足不同的亮度需求。 太陽(yáng)能臺(tái)燈 2 2 太陽(yáng)能臺(tái)燈設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)的總體框架 圖 21 總體設(shè)計(jì)框架圖 設(shè)計(jì)的總體思路 812V 的晶硅太陽(yáng)能電池板,為充電控制電路的輸入端提供穩(wěn)定的電壓值,輸入端的電壓值設(shè)為 8V,經(jīng)過(guò) DC/DC 變換電路處理后, 為鋰電池提供 的輸出電壓使其為鋰電池充電。 ――經(jīng)濟(jì)、實(shí)用 電池組件與燈體之間由于采用插卡式連接,電池組件可方 便地從燈體上拔插下來(lái),電池盒上有 USB 接口,可以直接為小功率帶有 USB 的設(shè)備供電或者充電,做到一物多用。 ――綠色資源 內(nèi)部使用的是鋰離子電池,符合國(guó)際環(huán)保公約要求,可以反復(fù)使用。 ――光衰系數(shù)遠(yuǎn)小于熒光燈 采用低功耗高亮度散光的 LED 燈是環(huán)保高科技產(chǎn)品 , 低電壓小電流供電,使用壽命要比日光燈長(zhǎng) 10 倍、比白熾燈長(zhǎng) 100 倍。 ――直流照明無(wú)頻閃無(wú)輻射 直接使用交流電的光源必然存在頻閃 , 發(fā)熱量大的光源必然存在熱輻射。當(dāng)沒(méi)有陽(yáng)光時(shí),可以使用交流電供電, 60 顆高效散光 LED 燈才 ,卻等同于傳統(tǒng)白熾燈 45W 的亮,但其功耗很低。用戶(hù)在白天出門(mén)時(shí)將電池盒取出并放置在陽(yáng)臺(tái)上。 ――太陽(yáng)能供電 清潔、節(jié)能采用高亮度低功耗的高科技散光 LED 燈作為光源。輸出控制端 DRC耐壓高達(dá) 40V,可以實(shí)現(xiàn)多節(jié)電池充電控制,簡(jiǎn)化了外圍應(yīng)用電路;芯片具有完善的鋰電池充電保護(hù)功能,極大地提高了電池的充電壽命和電池的充電安全性。 本文重點(diǎn)研究了利用 CHK0501C實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能充電控制技術(shù)。利用太陽(yáng)能充電,無(wú)需頻繁更換電池,適應(yīng)了清潔、環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)。太陽(yáng)能臺(tái)燈 I 摘 要 太陽(yáng)能臺(tái)燈是通過(guò)太陽(yáng)能電池板,吸收太陽(yáng)能將其轉(zhuǎn)換為電能,并貯存在蓄電池內(nèi),當(dāng)需要照明時(shí),打開(kāi)開(kāi)關(guān),即可用于照明。采用 LED作為光源,具有節(jié)能省電的特點(diǎn)。該產(chǎn)品攜帶方便 ,操作簡(jiǎn)單
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