太阳能光伏led在西北地区的应用前景研究(编辑修改稿)

太阳能光伏led在西北地区的应用前景研究(编辑修改稿)内容摘要：

的光线进入 PN 结区附近），太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子，即电子和空穴。 由于 PN 结物理与信息科学学院 2020届毕业论文 4 势垒区存在着较强的内建静电场，在电场的作用下， N 区的空穴向着 P 区移动，而 P 区的电子则向着 N 区移动，最后在太阳电池的受光面上积累大量的负电荷（电子），而在它的背光面上积累大量的正电荷（空穴）。 即在光照作用下太阳电池内部形成电流密度 J 、短路电流 Isc 、开路电压 Uoc。 此时如果在太阳电池的两个表面引出金属电极，并用导线接上负载，即形成由 PN 结、连接电路和负载组成的回路，在负载上就有 “ 光生电流 ” 流过，实现对负载的功率输出。 太阳能发电的优势 太阳能发电 的主要优点在于：太阳能电池可以设置在房顶等平时不使用的空间，无噪音、寿命长，而且一旦设置完毕就几乎不要需要调整。 现在只要将屋顶上排满太阳能电池，就可以实现家中用电的自给。 现今太阳能的主要用途已不再是小规模的，从性质 上来说，是专业化的。 它从 军事领域、通信领域到城市建设领域等都起到了重大的作用。 委内瑞拉 还推出廉价太阳能车、 欧洲 科学家研制出轻便的可穿在身上的太阳能电池。 目前 ,太阳能的利用存在着巨大的发展空间，有关的技术有可能在短时间内实现突破。 它已被许多发达国家作为其能源战略的一个重要组成部分。 2 太阳能 LED 照明系统 太阳能照明系统 太阳能照明系统由太阳能电池板、蓄电池、充放电控制器、逆变器和节能灯具、灯杆等组成。 建筑领域的太阳能灯主要有路灯、草坪灯、庭园灯、楼道灯等。 蓄电池是光伏电源系统的关键部件，目前 我国用于光伏发电系统的蓄电池多数是铅酸蓄电池（其中包括胶体蓄电池），只在高寒户外环境采用镉镍电池。 蓄电池容量应在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，并能存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。 太阳能灯的控制器除了要具备一般光伏系统的防反充、防过充和过放、防短路和反接等功能以外，还要具有自动开关照明灯的功能。 通常使用定时和光控两种方式对太阳能灯的工作时间进行控制。 定时控制可采用模拟线路或单片机控制两种方法，根据实际需要，事先设定路灯每天晚上的工作时间，调整电子或者机械计时器的接通或断开 时刻，到时路物理与信息科学学院 2020届毕业论文 5 灯便可以自动开或关。 另一种控制方式是光控，可以单独安装光敏器件，也可以利用太阳能电池本身作为光敏器件，即在周围环境暗到一定程度（照度低于某一设定值）时自动开灯，一直到天亮（照度高于某一设定值）时再自动关灯。 应用太阳能给传统的灯具光源供电并不十分经济。 随着固体物理和半导体技术的发展，人类开发出了第四代光源 ── 固体光源 LED （第一代为白炽灯，第二代为荧光灯，第三代为气体放电灯）。 太阳能发电与 LED 照明的结合立即成为一大亮点，迅速吸引了人们的目光。 固体光源 ──LED 具有功耗低、寿命长（ 105h ）、光效高（目前为 50～ 80lm/W ，今后可达 100～ 120lm/W ）、反应速度快（可在高频下使用，可任意控制其功耗和亮度，而不影响其寿命）、直流低压工作安全可靠（ 24V 、 12V 、 ，免逆变器）、环保（耐震、耐冲击、不易破、废弃物可回收、没有污染）、可平面封装、易开发成轻薄短小产品等优点；没有白炽灯泡高耗电、易碎以及日光灯废弃物含汞污染等缺点；兼备照明、装饰功效，是被业界看好在未来 10 年内，成为替代传统照明器具的一大 潜力产品。 太阳能 LED照明原理及优势 LED（ Lightly， Emitting， Diode），又称发光二极管，它们利用固体半导体芯片作为发光材料，当两端加上正向电压，半导体中的载流子发生复合，放出过剩的能量而引起光子发射产生可见光。 它的 发光是一种能量转换现象 ,当系统受到外界激发后 ,会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态。 当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时 ,如果多余的能量以光的形式辐射出来 ,就会产生发光现象。 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 多是二波长， 即以蓝光单晶片加上 YAG 黄色荧光粉混合产生白光。 它也可以可直接发出人眼可见的红、橙、黄、绿、蓝等颜色的可见光及近红外的不可见光。 LED 实际上是一个半导体的 PN 结 ,其基本的工作原理是一个电光转换过程 ,图 3 是典型 LED 的基本构造图。 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料 ,置于一个有引线的架子上 ,然后四周用环氧树脂密封 ,起到保护内部芯线的作用 ,所以LED 的抗震性能好。 从 20 世纪 60 年代的第一只 LED 问世 ,至今已有了很大的发展。 物理与信息科学学院 2020届毕业论文 6 LED 光源的基本特征 发光效率高 LED 经过几十年的技 术改良，其发光效率有了较大的提升。 LED 光效经改良后将达到达 50～ 200 流明／瓦，而且其光的单色性好、光谱窄，无需过滤可直接发出有色可见光。 目前，世界各国均加紧提高 LED 光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大的提高。 耗电量少 LED 单管功率 ～ 瓦，采用直流驱动，单管驱动电压 ～ 伏，电流 15～ 18 毫安，反应速度快，可在高频操作。 同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的二分之一，日本估计，如采用光效比荧光灯还要高两倍的 LED 替代日本一半的白炽 灯和荧光灯。 每年可节约相当于 60 亿升原油。 就桥梁护栏灯例，同样效果的一支日光灯 40 多瓦，而采用 LED 每支的功率只有 8 瓦，而且可以七彩变化。 使用寿命长 采用电子光场辐射发光，灯丝发光易烧、热沉积、光衰减等缺点。 而采用LED 灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎。 平均寿命达 10 万小时。 LED 灯具使用寿命可达 5～ 10 年，可以大大降低灯具的维护费用，避免经常换灯之苦。 安全可靠性强。