系統(tǒng)一般由太陽(yáng)電池組件組成的光伏方陣、太陽(yáng)能充放電控制器、蓄電池組、離網(wǎng)型逆變器、直流負(fù)載和交流負(fù)載等構(gòu)成。光伏方陣在有光照的情況下將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器給負(fù)載供電，同時(shí)給蓄電池組充電；在無(wú)光照時(shí)，通過(guò)太陽(yáng)能充放電控制器由蓄電池組給直流負(fù)載供電，同時(shí)蓄電池還要直接給獨(dú)立逆變器供電，通過(guò)獨(dú)立逆變器逆變成交流電，給交流負(fù)載供電。

系統(tǒng)簡(jiǎn)介

家用太陽(yáng)能發(fā)電由太陽(yáng)能電池組、太陽(yáng)能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。

工作原理

發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽(yáng)電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制，因?yàn)殛?yáng)光普照大地；光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)。

光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件。

所以，光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長(zhǎng)、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場(chǎng)合，上至航天器，下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，光伏電源無(wú)處不在。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽(yáng)能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。

設(shè)置原理

家用太陽(yáng)能發(fā)電的設(shè)計(jì)需要考慮的因素：

1、考慮家用太陽(yáng)能發(fā)電的使用環(huán)境以及當(dāng)?shù)厝展廨椛淝闆r等；

2、家用發(fā)電系統(tǒng)需要承載的總功率以及負(fù)載每天需要工作的時(shí)間；

3、考慮系統(tǒng)輸出電壓的大小以及看適合使用直流電還是交流電；

4、如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電的天數(shù)；

5、家用發(fā)電系統(tǒng)使用還需要考慮家用電器負(fù)載的情況，電器是純電阻性、電容性還是電感性，瞬間啟動(dòng)的電流的安培數(shù)等。

系統(tǒng)組成

太陽(yáng)能板

太陽(yáng)能電池板是家用太陽(yáng)能發(fā)電中的核心部分，太陽(yáng)能電池板的作用是將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)化為電能后，輸出直流電存入蓄電池中。太陽(yáng)能電池板是家用太陽(yáng)能發(fā)電中最重要的部件之一，其轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定太陽(yáng)電池是否具有使用價(jià)值的重要因素。

組件設(shè)計(jì)：按國(guó)際電工委員會(huì)IEC：1215：1993標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用36片或72片多晶硅太陽(yáng)能電池進(jìn)行串聯(lián)以形成12V和24V各種類型的組件。該組件可用于各種戶用光伏系統(tǒng)、獨(dú)立光伏電站和并網(wǎng)光伏電站等。

原材料特點(diǎn)：

電池片：采用高效率（16.5%以上）的單晶硅太陽(yáng)能片封裝，保證太陽(yáng)能電池板發(fā)電功率充足。

玻璃：采用低鐵鋼化絨面玻璃 - 又稱為白玻璃，厚度3.2mm，在太陽(yáng)電池光譜響應(yīng)的波長(zhǎng)范圍內(nèi) - 320-1100nm透光率達(dá)91%以上，對(duì)于大于1200 nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時(shí)能耐太陽(yáng)紫外光線的輻射，透光率不下降。

EVA：采用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優(yōu)質(zhì)EVA膜層作為太陽(yáng)電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連接劑。具有較高的透光率和抗老化能力。

TPT：太陽(yáng)電池的背面復(fù)蓋物—氟塑料膜為白色，對(duì)陽(yáng)光起反射作用，因此對(duì)組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發(fā)射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。當(dāng)然，此氟塑料膜首先具有太陽(yáng)電池封裝材料所要求的耐老化、耐腐蝕、不透氣等基本要求。

邊框：所采用的鋁合金邊框具有高強(qiáng)度，抗機(jī)械沖擊能力強(qiáng)。也是家用太陽(yáng)能發(fā)電中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽(yáng)的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲(chǔ)起來(lái)，或推動(dòng)負(fù)載工作。

控制器

太陽(yáng)能控制器是由專用處理器CPU、電子元器件、顯示器、開(kāi)關(guān)功率管等組成。

主要特點(diǎn)：

1、使用了單片機(jī)和專用軟件，實(shí)現(xiàn)了智能控制。

2、利用蓄電池放電率特性修正的準(zhǔn)確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點(diǎn)，消除了單純的電壓控制過(guò)放的不準(zhǔn)確性，符合蓄電池固有的特性，即不同的放電率具有不同的終了電壓。

3、具有過(guò)充、過(guò)放、電子短路、過(guò)載保護(hù)、獨(dú)特的防反接保護(hù)等全自動(dòng)控制；以上保護(hù)均不損壞任何部件，不燒保險(xiǎn)。

4、采用了串聯(lián)式PWM充電主電路，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%，增加了用電時(shí)間；過(guò)放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動(dòng)控制方式使系統(tǒng)由更長(zhǎng)的使用壽命；同時(shí)具有高精度溫度補(bǔ)償。

5、直觀的LED發(fā)光管指示當(dāng)前蓄電池狀態(tài)，讓用戶了解使用狀況。

6、所有控制全部采用工業(yè)級(jí)芯片（僅對(duì)帶I工業(yè)級(jí)控制器），能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運(yùn)行自如。同時(shí)使用了晶振定時(shí)控制，定時(shí)控制精確。

7、取消了電位器調(diào)整控制設(shè)定點(diǎn)，而利用了E方存儲(chǔ)器記錄各工作控制點(diǎn)，使設(shè)置數(shù)字化，消除了因電位器震動(dòng)偏位、溫漂等使控制點(diǎn)出現(xiàn)誤差降低準(zhǔn)確性、可靠性的因素。

8、使用了數(shù)字LED顯示及設(shè)置，一鍵式操作即可完成所有設(shè)置，使用極其方便直觀的作用是控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對(duì)蓄電池起到過(guò)充電保護(hù)、過(guò)放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開(kāi)關(guān)、時(shí)控開(kāi)關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項(xiàng)。

蓄電池

蓄電池的作用是在有光照時(shí)將太陽(yáng)能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來(lái)，到需要的時(shí)候再釋放出來(lái)。太陽(yáng)能蓄電池是‘蓄電池’在太陽(yáng)能光伏發(fā)電中的應(yīng)用，主要采用鉛酸免維護(hù)蓄電池、普通鉛酸蓄電池，膠體蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池四種。

國(guó)內(nèi)廣泛使用的太陽(yáng)能蓄電池主要是：鉛酸免維護(hù)蓄電池和膠體蓄電池，這兩類蓄電池，因?yàn)槠涔逃械摹懊狻本S護(hù)特性及對(duì)環(huán)境較少污染的特點(diǎn)，很適合用于性能可靠的太陽(yáng)能電源系統(tǒng)，特別是無(wú)人值守的工作站。

逆變器

太陽(yáng)能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將家用太陽(yáng)能發(fā)電所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。

系統(tǒng)分類

家用太陽(yáng)能發(fā)電分為離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)：

1、離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。主要由太陽(yáng)能電池組件、控制器、蓄電池組成，若要為交流負(fù)載供電，還需要配置交流逆變器。

2、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)就是太陽(yáng)能組件產(chǎn)生的直流電經(jīng)過(guò)并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換成符合市電電網(wǎng)要求的交流電這后直接接入公共電網(wǎng)。

并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)有集中式大型并網(wǎng)電站一般都是國(guó)家級(jí)電站，主要特點(diǎn)是將所發(fā)電能直接輸送到電網(wǎng)，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電。但這種電站投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)、占地面積大，發(fā)展難度相對(duì)較大。

而分散式小型并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，特別是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)，由于投資小、建設(shè)快、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，是并網(wǎng)發(fā)電的主流。

系統(tǒng)優(yōu)劣

優(yōu)點(diǎn)

1、太陽(yáng)能取之不盡，用之不竭，地球表面接受的太陽(yáng)輻射能，能夠滿足全球能源需求的1萬(wàn)倍。只要在全球4%沙漠上安裝太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，所發(fā)電力就可以滿足全球的需要。太陽(yáng)能發(fā)電安全可靠，不會(huì)遭受能源危機(jī)或燃料市場(chǎng)不穩(wěn)定的沖擊；

2、太陽(yáng)能隨處可處，可就近供電，不必長(zhǎng)距離輸送，避免了長(zhǎng)距離輸電線路的損失；

3、太陽(yáng)能不用燃料，運(yùn)行成本很低；

4、太陽(yáng)能發(fā)電沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，不易用損壞，維護(hù)簡(jiǎn)單，特別適合于無(wú)人值守情況下使用；

5、太陽(yáng)能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生任何廢棄物，沒(méi)有污染、噪聲等公害，對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響，是理想的清潔能源；

6、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，方便靈活，而且可以根據(jù)負(fù)荷的增減，任意添加或減少太陽(yáng)能方陣容量，避免浪費(fèi)。

缺點(diǎn)

1、地面應(yīng)用時(shí)有間歇性和隨機(jī)性，發(fā)電量與氣候條件有關(guān)，在晚上或陰雨天就不能或很少發(fā)電；

2、能量密度較低，標(biāo)準(zhǔn)條件下，地面上接收到的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為1000W/M^2。大規(guī)格使用時(shí)，需要占用較大面積；

3、價(jià)格仍比較貴，為常規(guī)發(fā)電的3~15倍，初始投資高。

應(yīng)用領(lǐng)域

一、用戶太陽(yáng)能電源：（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等；（2）3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏水泵：解決無(wú)電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。

二、交通領(lǐng)域如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無(wú)線電話亭、無(wú)人值守道班供電等。

三、通訊/通信領(lǐng)域：太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。

四、石油、海洋、氣象領(lǐng)域：石油管道和水庫(kù)閘門陰極保護(hù)太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等。

五、家庭燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營(yíng)燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。

六、光伏電站：10KW-50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。

七、太陽(yáng)能建筑將太陽(yáng)能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來(lái)的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來(lái)一大發(fā)展方向。

八、其他領(lǐng)域包括：（1）與汽車配套：太陽(yáng)能汽車/電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽(yáng)能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；（3）海水淡化設(shè)備供電；（4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽(yáng)能電站等。