摘要：太阳能电池板应用越来越广。详细介绍了太阳能电池板的选择方法以及太阳能电池的数学模型和工程模型，结合本地日照情况给出了具体的太阳能电池输出电能计算，为太阳能电池选型提供一定的参考。
　　关键词：太阳能 电池板 等效模型 电能计算
　　0 引言
　　太阳能发电主要有两种方式：太阳能热发电和太阳能光发电。太阳能热发电主要利用温差发电，但由于其功率小，技术复杂等，发展较慢，应用面不广。发展最快的是太阳能光发电。将照射到太阳能电池上的光，产生光伏效应后直接转换成直流电能输出，到目前为止，超过100个国家参与太阳能电池的开发和应用。
　　1 太阳能电池板的选择方法
　　在太阳能发电技术中，太阳能电池板是重要的组成部分。目前应用较广的太阳能电池主要有以下三类：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池。
　　晶体硅电池是第一代太阳能电池。纯硅含有极少量的硼和磷之类的元素，这些元素分别形成P型半导体和电子型半导体，这两种半导体一旦接触会产生内置电场，由于存在这种电场，半导体装置就释放出大量电子，电子通过晶体硅片电池将光能转换成电能。在三种硅类电池里，转换效率最高的是单晶硅电池，技术也最成熟，在实验室里最高的转换效率为23%，规模性生产的单晶硅电池的转换效率为15%。单晶硅太阳能电池的性能参数稳定，价格较贵，适合在阴雨天为主、阳光较少的地区使用。
　　多晶硅所使用的硅比单晶硅少，其成本低于单晶硅电池，据有独特的优势。但是，多晶硅存在着晶粒界面和晶格错位的明显缺陷，导致多晶硅电池的光电转换效率较低，没有突破20%，以往最高的转换效率是18%，工业规模生产的转换效率为10%。多晶硅太阳能电池生产工艺相对较简单，适合在阳光明媚、日照强烈的地区使用。
　　本地地处桂林，一年四季中大概有半年以上天气以炎热、晴朗为主，光照时间长，所以选择多晶硅太阳能电池板，成本又相对较低。
　　2 太阳能电池的等效模型
　　2.1 理想数学模型
　　理想的太阳能电池的等效电路可用一个二极管和电流源并联表示，实际上，串联光伏电池存在内阻和分流电阻，实际太阳能电池的等效电路模型如图1所示。
　　2.2 工程数学模型
　　在工程建设分析和应用中，工程数学模型仅采用太阳能电池制造商提供的一些标准测试条件（日照强度SB=
　　1000W/m3，电池温度TB=25℃）下的重要参数：短路电流 ISC、开路电压VOC、最大功率点电流Im和最大功率点电压Vm。工程数学模型中，由于Rsh非常大，所以忽略UD/Rsh项，另外，Rsh远小于二极管正向导通电阻，可假设Isc=Iph。该工程模型可化为：
　　太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的1.5倍，才能保证给蓄电池正常充电。如6V蓄电池充电需要用8～9V太阳能电池，12V蓄电池充电需要用到15～18V太阳能电池。
　　3 太阳能电池输出电能计算
　　首先考虑太阳能板的输出功率。因为日照地点是桂林，若选择额定功率P为2W，额定电压U为6V，额定电流I为200mA的太阳能板，每天平均受光理想电压时间h是8小时。根据资料得，太阳能的发电效率u为0.7，蓄电池的补偿值N=1.4，在此基础上就可以计算到太阳能电池板一天的转换电量和蓄电池的容量。
　　假设桂林的有效光照时间是h，那么太阳能电池板一天的光电转换得到的电量为：
　　4 结论
　　由于太阳能取之不尽，用之不竭，无污染等特点，太阳能电池应用领域越来越广，对其研究也成为面临的重要问题，文章结合本地具体情况给出了详细的选型方法，但是光电转换效率是太阳能电池发展的一个重要制约因素。
　　参考文献：
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