太陽能照明的原理、組成

　太陽能（Solar Energy），一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。太陽能是“取之不盡，用之不竭”的，無污染的可再生能源，每天送到地球表面的輻射能大約相當(dāng)于2.5億萬桶石油。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，太陽能都白白地從人們身邊“溜走”了。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，太陽能逐漸被開發(fā)利用，并已成為最有發(fā)展前景的環(huán)保能源之一。

　　1 太陽能照明概述

　　太陽能的利用方式主要有兩種。

　　（1）通過太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能用于發(fā)電，即光伏發(fā)電，如太陽能照明、太陽能發(fā)電站等。

　?。? ）通過集熱器把太陽能轉(zhuǎn)換為熱能加以利用，例如太陽能熱水器、太陽灶等。

　　其中，太陽能照明是利用太陽能最重要的途徑之一，也是我們主要關(guān)注和研究的對(duì)象。

　　在室外照明中，太陽能照明的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。太陽能路燈（非主干道）、太陽能庭院燈、太陽能草坪燈、太陽能交通信號(hào)燈、太陽能廣告燈等已不鮮見，均成為綠色照明中的亮點(diǎn)。我們所說的太陽能燈，既指燈具、光源，也包括太陽能電池、蓄電池、控制器、逆變器、燈桿、面板螺絲等配套器件。

　　太陽能照明最顯著的特點(diǎn)是節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，無需由傳統(tǒng)的公共電力系統(tǒng)獲取電能，節(jié)省了變配電設(shè)備、纜線、開關(guān)等的投資，基本沒有運(yùn)行費(fèi)用。太陽能轉(zhuǎn)化為電能，避免了煤、油、核等發(fā)電導(dǎo)致的大氣和環(huán)境污染。在當(dāng)今技術(shù)條件下，太陽能照明尤其適合應(yīng)用于供電距離較遠(yuǎn)或不易供電的地方。

　　2 太陽能照明原理

　　太陽能電池板把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過大功率二極管及控制系統(tǒng)給蓄電池充電。充電到一定程度時(shí)，控制器內(nèi)的自保系統(tǒng)動(dòng)作，切斷充電電源。晚間，太陽能電池板充當(dāng)了光電控制器，啟動(dòng)控制器，蓄電池給照明燈供電，點(diǎn)燃照明燈；凌晨，太陽能電池板又充當(dāng)了光電控制器，啟動(dòng)控制器，切斷照明燈電源，重新開始進(jìn)行轉(zhuǎn)化太陽能為電能的工作。在太陽能燈燃亮?xí)r，還能夠根據(jù)設(shè)置進(jìn)行調(diào)光。

　　3 太陽能照明組成

　　太陽能照明由太陽能電池板、蓄電池、太陽能燈專用控制器、發(fā)光體及燈桿等組成。下文重點(diǎn)介紹太陽電池、蓄電池、逆變器（交流照明燈泡用）、太陽能燈專用控制器、發(fā)光體等。

　　3.1 太陽能電池

　　3.1.1 太陽能電池原理

　　太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”，太陽能電池又稱為“光伏電池”。

　　當(dāng)太陽光照射到由P、N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時(shí)，在一定條件下，太陽能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，形成內(nèi)建靜電場(chǎng)。如果從內(nèi)建靜電場(chǎng)的兩側(cè)引出電極并接上適當(dāng)負(fù)載，就會(huì)形成電壓和電流，這就是太陽能電池的基本原理。

　　單片太陽能電池就是一薄片半導(dǎo)體P-N結(jié)。標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，額定輸出電壓為0.48V。為了獲得較高的輸出電壓和較大容量，往往把多片太陽能電池連接在一起。

　　太陽能電池的輸出功率是隨機(jī)的。不同時(shí)間、不同地點(diǎn)、不同安裝方式下，同一塊太陽能電池的輸出功率也是不同的。

　　目前，太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換率一般在百分之十幾以上，個(gè)別發(fā)達(dá)國(guó)家的太陽能電池光電轉(zhuǎn)換率已經(jīng)可以達(dá)到30％左右。