太阳能电池效率转换的基本原理和电路系统的应用

太阳能电池效率转换的基本原理和电路系统的应用太阳能电池受照射时，输出电功率与入射光功率之比η称为太阳能电池的效率，也称光电转换效率。一般指外电路连接最佳负载电阻RL时的最大能量转换效率。在上式中，如果把At换为有效面积Aa(也称活性面积)，即从总面积中扣除栅线图形面积，从而算出的效率要高一些，这一点在阅读国内外文献时应注意。美国的普林斯最早算出硅太阳能电池的理论效率为21.7%。20世纪70年代，华尔夫(M.Wolf)又做过详尽的讨论，也得到硅太阳能电池的理论效率在AM0光谱条件下为20%~22%，以后又把它修改为25%(AM1.0光谱条件)。估计太阳能电池的理论效率，必须把从入射光能到输出电能之间所有可能发生的损耗都计算在内。其中有些是与材料及工艺有关的损耗，而另一些则是由基本物理原理所决定的。目前,太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价很贵的输电线路。但是在目前阶段，它的成本还很高，发出1kW电需要投资上万美元，因此大规模使用仍然受到经济上的限制。虽然大规模应用现在还有经济上的限制，但是一些个人便携式太阳能锂电池充电设备已经应用的非常广泛了。ZS6078是一款可使用太阳能板供电的PWM降压模式单节磷酸铁锂电池充电管理集成电路，独立对单节磷酸铁锂电池充电进行管理，具有封装外形小，外围元器件少和使用简单等优点。ZS6078具有涓流，恒流和恒压充电模式，非常适合磷酸铁锂电池充电管理。在恒压充电模式，ZS6078将电池电压调制在3.625V；在恒流充电模式，充电电流通过一个外部电阻设置。当输入电源的电流输出能力降低时，内部电路能够自动跟踪太阳能板的最大功率点，用户不需要考虑最坏情况，可最大限度地利用太阳能板的输出功率，非常适合利用太阳能板供电的应用。对于深度放电的电池，当电池电压低于恒压充电电压的66.5%(典型值)时，ZS6078用所设置的恒流充电电流的17.5%对电池进行涓流充电。在恒压充电阶段，充电电流逐渐减小，当充电电流降低到恒流充电电流的16%时，充电结束。在充电结束状态，如果电池电压下降到恒压充电电压的91.66%，自动开始新的充电周期。当输入电源掉电或者输入电压低于电池电压时，ZS6078自动进入睡眠模式。其它功能包括输入低电压锁存，电池端过压保护和充电状态指示等。从长远来看，随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。作者：致尚微