首页，华人娱乐平台太阳能电池在使用中必须注意的问题 2011年11月18日太阳能电池功率的选择 我们所说的太阳能电池输出功率Wp是标准太阳光照条件下，即：欧洲委员会定义的101标准，辐射强度1000W m2，大气质量AM1 5，电池温度25℃条件下，太阳能电池的输出功率。这个条件大约和平时晴天中午前后的太阳光照条件差不多，（在长江下游地区只能接近这个数值）这并不象有些人想象的那样，只要有阳光就会有额定输出功率，甚至认为太阳

　　太阳能电池在使用中必须注意的问题太阳能电池在使用中必须注意的问题2011年11月18太阳能电池功率的选择我们所说的太阳能电池输出功率Wp是标准太阳光照条件下，即：欧洲委员会定义的101标准，辐射强度1000Wm2，大气质量AM15，电池温度25条件下，太阳能电池的输出功率。这个条件大约和平时晴天中午前后的太阳光照条件差不多，（在长江下游地区只能接近这个数值）这并不象有些人想象的那样，只要有阳光就会有额定输出功率，甚至认为太阳能电池在夜晚日光灯下也可以正常使用。这就是说，太阳能电池的输出功率是随机的，在不同的时间，不同的地点，同样一块太阳能电池的输出功率是不同的。太阳能灯具的设计和灯具的使用地区有关。太阳能电池组件额定输出功率和灯具输入功率之间关系在华东地区大约是2~4:1，具体比例要根据灯具每天工作时间以及对连续阴雨天照明要求决定。另外太阳能电池的输出功率大约120Wm2。22蓄电池容量的选择由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定,所以一般需要配置蓄电池系统才能工作，太阳能灯具也不例外，必须配置蓄电池才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池，它们的容量选择直接影响系统的可靠性以及系统价格。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能够满足夜晚照明的前提下,把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要，蓄电池容量过大，一方面蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，同时造成浪费。23太阳能电池封装形式的选择目前太阳能电池的封装形式主要有2种，层压和滴胶，层压工艺可以保证太阳能电池工作寿命25年以上，滴胶虽然当时美观，但是太阳能电池工作寿命仅仅1~2年。因此，1W以下的小功率太阳能草坪灯,在没有过高寿命要求的情况下，可以使用滴胶封装形式，对于使用年限有规定的太阳能灯，建议使用层压的封装形式。另外，有一种硅凝胶用于滴胶封装太阳能电池，据说工作寿命可以达到1024太阳能电池安装倾斜角度的选择和装饰性外罩为了美观，许多的太阳能灯具的工厂将太阳能电池水平放置，在这种情况下，太阳能电池的输出功率将减少15%~20%，如果再在太阳能电池上面增加一个装饰性外罩，太阳能电池的输出功率又将减少5%左右，太阳能电池价格昂贵，我们收集了许多国外太阳能灯资料，在美观和节能两者之间，大多数都选择节能。在长江下游太阳能电池的最理想倾斜角度是40度左右，方向为正南25热岛效应单片太阳能电池一般是不能使用的，实际应用的是太阳能电池组件。太阳电池组件是由多片太阳能电池组合而成，用以达到期望的电压值。太阳能电池组件在使用过程中，如果有一片太阳能电池单独被遮挡，例如树叶鸟粪等，单独被遮挡的太阳能电池在强烈阳光照射下就会发热损坏，于是整个太阳能电池组件损坏。这就是所谓热岛效应。为了防止热岛效应，一般是将太阳能电池倾斜放置，使树叶等不能附着，同时在太阳能电池组件上安装防鸟针。太阳能灯具中蓄电池的充放电控制无论太阳能灯具大小，一个性能良好的充放电控制电路是必不可少的。为了延长蓄电池的使用寿命，必须对它的充放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度放电，另外，由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，光伏发电系统中对蓄电池充电的控制要比普通蓄电池充电的控制要复杂些。对于太阳能灯具的设计来说，成功与失败往往就取决于充放电控制电路的成功与失败，没有一个性能良好的充放电控制电路，就不可能有一个性能良好的太阳能灯具。31防反充电控制防止反充电功能，一般来说，就是在太阳能电池回路中串联一个二极管，二极管防止反充电，这个二极管应该是肖特基二极管，肖特基二极管的压降比普通二极管低。另外，还可以用场效应晶体管控制防止反充电功能，它的管压降比肖特基二极管更低，只是控制电路要比前面复杂一些。32防过充电控制防止过充电功能，可以在输入回路中串联或者并联一个泄放晶体管，电压鉴别电路控制晶体管的开关，将多余的太阳能电池能量通过晶体管泄放，保证没有过高的电压给蓄电池充电。关键是防止过充电压的选择，单节铅酸蓄电池为22V。33防过放电控制除了Ni-Cd电池外，其它蓄电池一般都要具有防止蓄电池过放电功能，因为会造成蓄电池过放电永久性损坏。需要注意的是，太阳能电池系统一般相对蓄电池是小倍率放电，所以放电截止电压不宜过低。34温度补偿温度补偿，蓄电池电压控制点是随着环境温度而变化的，所以太阳能灯系统应该有一个受温度控制的基准电压。对于单节铅酸蓄电池是-3~-7mV，我们通常选用-4mV。太阳能灯具光源的选择目前多数草坪灯选用LED作为光源，LED寿命长，可以达到100000时以上，工作电压低，非常适合应用在太阳能草坪灯上。特别是LED技术已经实现了其关键性突破，并且其特性在过去5年中有很大地提高。同时性能价格比也有较大地提高。另外，LED由低压直流供电，其光源控制成本低，调节明暗，频繁开关都是可能的，并且不会对LED的性能产生不良影响。控制颜色，改变光的分布，产生动态幻景都是可能的，所以它特别适合在太阳能草坪灯上应用。有许多其固有的特性，使用时如果不注意就会造成不良后果。但是LED目前在市场上销售LED的发光效率仅能达到15LmW，只能达到三色基色高效节13，三色基色高效节能灯的发光效率可以达到50LmW~60LmW。从价格上看，目前生产每Lm的成本：三色基色高效节能灯（含电子镇流器）0022元，2002年f5mm白光LED价格为19~30元，目前生产每Lm的成本高，价格相差悬殊。从使用寿命上看，三色基色高效节能灯（含电子镇流器）的寿命可以达到6000小时，LED可以达到100000小时以上，从表面上看，LED寿命是三色基色高效节能灯（含电子镇流器）的几十倍，但是事实并非如此。目前太阳能草坪灯大多数采用超高亮白光LED，它在20mA下超高亮白光LED光通维持率达到初始强度50%的时间（寿命）不到10000小时，复旦大学电光源所曾经证明了上述论点。这就是说，目前在许多情况下LED并非是最好的太阳能草坪灯光源，除非它是低档，使用年限仅1~2年的太阳能草坪灯，或者是1w以下的太阳能草坪灯。对于1W以上的太阳能草坪灯，最好使用三色基色高效节能灯。目前有一些太阳能草坪灯用30~40只超高亮白光LED，输入功率2W以上，在这种情况下，如果使如果用三色基色高效节能灯，价格只是LED的110，光通量为原来的4倍，现在已经研制成功2~10W的低压直流三色基色高效节能灯，寿命可以达到6000小时。根据上述分析，我们认为有调节明暗、频繁开关功能的1W以下的小功率太阳能草坪灯，一般应该使用LED作为光源。但是在使用超高亮白光LED时特别要注意光通维持率问题，否则容易引发事故。对于功率较大的太阳能草坪灯，目前使用三色基色高效节能灯比较合理。这里要强调的是，以上结论仅仅是目前地分析，当LED 技术水平提高以后，价格下降，以上结论 需要改变。 对于太阳能庭院灯，从可靠性、性能价格比、色温，和发光效率几个 方面综合考虑，我们认为理想的光源目前应该是三色基色高效节能灯。 LED使用注意事项 1由于LED 的工作电压变化01V，工作电流可能变化20mA 左右。为 了安全，普通情况下使用串联限流电阻，极大的能量损失显然不适合太阳能草 坪灯，并且LED 亮度随工作电压变化。采用升压电路是一个好办法，也可以用 简单的恒流电路，总之一定要自动限流，否则将损坏LED。 2一般LED 的峰值电流50~100mA，反向电压6V 左右，注意不要超过 这个极限，尤其在太阳能电池反接或者蓄电池空载，升压电路峰值电压过高时， 很可能超过这个极限，损坏LED。 3LED 温度特性不好，温度上升5，光通量下降3%，夏季使用要注 4工作电压离散性大，同一型号，同一批次的LED工作电压都有一定 差别，不宜串联使用。一定要并联使用，应该考虑均流。 5超高亮白光LED 色温为6400k~30000k。目前，低色温的超高亮白光 LED 尚没有进入市场，因此用超高亮白光LED 制造的太阳能草坪灯光穿透能力 比较差，所以在光学设计上要注意。 6静电对超高亮白光LED 影响很大，在安装时要有防静电设施，工人 要佩带防静电手腕。受静电伤害的超高亮白光LED 当时可能凭眼睛看不出来， 但是使用寿命将变短。 系统组合中的几个问题1光敏传感器，太阳能灯需要光控开关，有的设计者往往会用光敏电 阻来自动开关灯，实际上太阳能电池本身就是一个极好的光敏传感器，用它做 光敏开关，特性比光敏电阻好。对于太阳能庭院灯问题不大，但是对于仅仅使 用一只12VNi-Cd 电池的太阳能草坪灯来说，太阳能电池组件由4 片太阳能电 池串联组成，电压低，弱光下电压更低，以至于天还没有黑电压已经低于 07V， 造成光控开关失灵。在这种情况下，只要加一只晶体管直接耦合放大，即可解 决问题。 2按蓄电池电压高低控制负载大小，对太阳能灯在连续阴雨天时可维 持的时间要求很高，这就增加系统成本。我们在连续阴雨天蓄电池电压降低时 减少LED 或者减少太阳灯接入个数，或者减少太阳能灯每天的发光时间，这就 降低了系统成本。 3闪烁变光，渐亮渐暗是节能的好办法，它一方面可以增加太阳能草 坪灯照射效果，另一方面可以通过改变闪烁占空比控制蓄电池平均输出电流， 延长系统工作时间，或者在同等条件下，可降低成本。 4三色基色高效节能灯的开关速度。这个问题非常重要，它甚至决定 了太阳能草坪灯的使用寿命，三色基色高效节能灯启动时有高达10~20 动电流，系统在承受这样大的电流情况下，可能电压有大幅度下降，太阳能草坪灯无法启动或者反复启动，直至损坏。 5目前太阳能电池还不能够使用在主干道照明上。公路主干道的照明 有法定的照度要求，就目前太阳能电池的转换效率和价格讲，还不能够满足这 个要求。但在不久的将来随着各方面的技术水平的提高，太阳能电池一定会应 用在公路主干道的照明上。 6关于储能电容，太阳能电池的使用寿命在25 年以上，普通蓄电池的 使用寿命在2~3 年，所以蓄电池是太阳能电力系统中最薄弱的环节。储能电容 可以在一定程度上解决这个问题。储能电容的使用寿命可以达到10 年以上，而 且控制电路简单，但是昂贵的价格限制了它的应用，目前仅仅应用在部分交通 信号灯和装饰灯上。随着技术水平的提高，产品价格的下降，它将是一种最有 希望成为和太阳能电池配套的理想储能元件。当然目前也有采用胶体蓄电池的， 一般质量好的可以保证寿命在5~7 年，如此大大提高了太阳能庭院灯与路灯的 首次维护期。 有关太阳能电池在照明灯具上应用的技术71 用于草坪灯高效率升压电路 小功率太阳能草坪灯一般都有升压电路，目前各厂家采用振荡电路， 电感升压。电感采用标准色码电感器，标准色码电感器中使用开放磁路，磁通 损失大，所以电路效率低。如果采用闭合磁路制造电感升压，如磁环，升压电 路效率将有很大提高。曾经用 f10 磁环制造电感，在同等条件下进行对比实验， 采用闭合磁路制造电感要比采用标准色码电感器效率提高20%~40%。但出于成 本考虑现在绝大多数厂家还是采用标准色码电感器。 72 RJ01 型太阳能灯控制电路 RJ01 型控制器采用贴片化设计，具有以下功能： 1）蓄电池过放电保护； 2）充电后自动恢复放电功能； 3）蓄电池过充电保护； 4）防反充（蓄电池向太阳电池充电）； 5）温度补偿功能； 6）自动开关灯功能（晚上负载接通，白天负载切断）； 73 分时分压太阳能灯控智能制器 太阳能灯作为一种新型节能灯具，它与传统灯具相比有许多优点，但 是它的价格昂贵又是推广应用的瓶颈，因此，如何降低太阳能灯的成本是一个 重要的课题。分时，分压控制太阳能灯技术就是解决这个问题的好办法。 分时、分压控制太阳能灯技术的核心就是根据夜晚不同时间段，人们 对照度不同要求，控制太阳能灯的输入功率，以及根据太阳能电池白天吸收能 量的大小，控制太阳能灯的输入功率，达到用最小成本设计出能够满足最恶劣 气象条件下人们对太阳能灯的最基本要求。 展望——从PN 结到PN 结的绿色照明 太阳能电池正在以出乎人们预料的惊人速度发展。根据科学家的保守 估计，在未来的10 年里，太阳能电池的平均转换效率要达到20%以上，而价格 要下降一半，这就是说，10 年以后的今天，我们用于照明电力的一半可能来源 于太阳能，达到从PN 结到PN 结真正的绿色照明。大家知道，太阳能电池是一 个巨大的 PN 结，它把太阳能转换为电能。LED 是另一个可以将电能转换为光线 的PN 结，它的转换效率一天一天地在提高，将来就可以达到节能灯的水平，而 使用寿命可以达到10 万小时以上，这是真正意义上的绿色照明。 计算太阳电池的转换功率时，都是在规定的天气和辐射条件下来确定， 采用单位叫峰瓦，符号为Wp。 我国太阳能光伏发电技术产业化及市场发展经过近20 年的努力，已经 奠定良好的基础。目前有4 个单晶硅电池及组件生产厂和2 个非晶硅电池生产 厂。但在总体水平上我国同国外相比还有很大差距，主要表现在以下几个方面： （1）生产规模小。目前4 个单晶硅电池生产厂基本上保持在1986 1990年引进时的规模和水平。各厂家在引进时标称生产能力为IMW／年，但在 不同的工艺环节上都存在着“瓶颈”，实际生产能力都在0．5MW／年左右，所 以我国太阳电池总的实际生产能力约2MW／年， 1998 年我国太阳电他的产量为 2MW，约占世界产量的1．3％。生产的规模化程度比国外5 一20MW 生产规模低 一个数量级。目前各厂都在努力扩大生产能力，可望在1 年内将各厂的实际生产能力扩大到IMW／年，总能力达到4MW／年。多晶硅电池有利于进一步降 低成本，目前我国还是空白。国家已将多晶硅电他的产业化作为“九五”计划 的重点进行了安排，可望在2000 年形成规模化生产。 （2）技术水平较低。我国太阳电他的效率较低，平均在11 一13％； 组件封装水平低，工程现场证明，部分产品大约3 年就出现发黄、起泡、焊线脱落、效率下降等问题，近几年产品质量有提高，但同国外仍有一定 差距。 （3）专用原材料国产化程度不高。专用材料如银浆、封装玻璃、EVA 等尚未完全实现国产化。国家曾将提高商业化电池效率和材料国产化列入“八 五”计划，并取得一定成果，但性能有待进一步改进，各厂家部分材料仍然采 用进口品。 （4）成本高。目前我国电池组件成本约 35 元／wp（4．2 美元／Wp）， 平均售价44 元／Wp（5．3 美元／Wp，成本和售价都高于国外产品。 特别声明： 1：资料来源于互联网，版权归属原作者 2：资料内容属于网络意见，与本账号立场无关 3：如有侵权，请告知，立即删除。

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