太陽能電池

一些專有名詞解釋:

日射:由太陽表面經太空、大氣層至地球表面之幅射能,波長由近紫外線至近紅外線( 300 - 4000 nm)間所有直射、散射及反射等光波之總稱。

日照:在1平方公尺面積所接受到太陽幅射功率(直射、散射及反射)的量值,人眼無法敏銳感覺到瞬息萬變的日照量,它是非常不穩定的,因此用在光電轉換元件上,就呈現不穩定的生電作用。

日照單位:Latex formula

光伏(Photovoltaic):光是一種能量,能將光能轉換為電能即為光伏(Photovoltaic)作用,有因光生電功能的元件通稱為光伏元件或光伏組件,PV(Photovoltaic)一詞已變成通常用語。

太陽能電池(Solar Cells):

能將太陽光能轉換為電能即為太陽能電池(Solar Cells),與光伏作用相同,因此可與光伏元件互用,唯光伏組件通常表示面積較大,由眾多太陽能電池組成之群組。

簡單的說,太陽光電的發電原理,是利用太陽電池吸收0.2μm~1μm波長的太陽光(針對不同材質的太陽能版,所能吸收的太陽光波長會有些差異),將光能直接轉變成電能輸出的一種發電方式。

太陽能電池種類:

【補資料、補圖】

矽半導體種類:

單晶矽(mono crystal):效率較佳。色澤較深且均勻。

多晶矽(poly crystal):效率比單晶矽差。呈五彩色的多晶矽。簡單製程、成本低廉。

非晶矽(amorphous):非晶矽薄膜雖然效率低,但價格便宜及可捲曲的特性,在消費性產品上擁有相當大地利基點。

太陽能發電原理:

【圖片來源】經濟部能源局太陽光電資訊網

太陽能電池模組

太陽能模組可以等效為一個電流源與一個二極體並聯,其等效電路如圖,串聯電阻 Latex formula 主要是由太陽能模板本身的體電阻、表面電阻、電極導體電阻和電極與矽表面接觸電阻組成;而並聯電阻 Latex formula 主要是由矽晶片邊緣不清潔或是本身缺陷所造成的。

根據克希荷夫定律可以得到太陽能電池電壓 V 與電流 I 的關係為:

Latex formula

其中

Latex formula 為光電流(Light current)

Latex formula 為二極體電流

Latex formula 是串聯電阻

Latex formula 是並聯電阻(有些書會寫成 Latex formula,shunt resistance分流電阻)

一個理想的等效電路,並聯電組Latex formulaLatex formula

也就是說,在理想狀況下,上式可以簡化為Latex formula

一個理想的太陽能電池輸出特性曲線如圖