太阳能路灯技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

1、电池效率不断提高

目前，单晶硅太阳能电池的实验室效率已经提高至24.7%，多晶硅电池的实验室效率也达到了20.3%，非晶硅薄膜电池实验室效率达到了13%。其他新型电池，如多晶硅薄膜电池、染料敏化电池、有机电池等不断取得进展。先进技术不断向产业注入，使商业化电池技术不断得到提升。目前市场上商业化电池份额为晶体硅电池占90%以上，非晶硅电池占9%，其他类型电池占1%。商业化晶体硅电池的效率达到14%～20%(其中单晶硅电池为16%～20%，多晶硅电池为14%～16%)。

2、硅片厚度持续降低

30多年来，太阳能电池硅片厚度从20世纪70年代的450μm～500μm降低到目前的180μm～240μm。硅片厚度降低减少了硅材料消耗，是光伏发电技术进步的重要方面。

3、生产规模不断扩大

太阳能电池单厂生产规模已经从20世纪90年代的5MWp～30MWp/年增长到现在的50MWp～500MWp/年。生产工艺不断简化，自动化程度不断提高，出现了多家年产量超过100MW的大型企业。

4、光伏组件成本大幅度降低

近10年来，世界晶体硅光伏组件的生产成本降低了32%以上，达到3美元/W左右。虽然自2004年以后因材料紧缺生产成本有所回升，但这种趋势仍在继续发展。

经过多年积累，我国通过一系列的科技攻关和产业发展计划安排支持了一批提高现有装备生产能力的项目，大幅度提高了光伏发电技术和产业的水平，尤其是在产业链的后段如电池封装、系统集成、并网发电技术等方面与国外的差距进一步缩小。目前我国商业化的光伏组件效率达14%～15%，一般商业化电池效率达10%～13%；太阳能光伏电池生产成本已大幅下降，从2000年的40元/W，降到现在27元/W。

第二节 产品工艺特点或流程

1、蓄电池

太阳能照明必须配备蓄电池才能工作，这是因为：

1）太阳能电池只能在白天进行光电转化工作，电能在夜晚才能用于照明，因此必须储备在蓄电池内。储备的容量要足够当地连续几个阴天的照明需要。

2）太阳能电池板的输出能量极不稳定，配备蓄电池后，太阳能灯等负荷才能正常工作。中国照明网技术论文•太阳能

目前，我国室外照明大量使用全封闭、免维护的铅酸蓄电池。小型照明工程、笔记本电脑和手机等大量使用锂电池、镍氢电池。锂电池的应用领域正在逐步扩大。研制、推广无污染蓄电池是发展太阳能照明迫切需要解决的一个重大课题。

2、控制器

控制器的作用是控制太阳能灯系统的工作状态，如照明灯的光控或设置开关、调光、雷电保护、电路短路保护，对蓄电池进行过充电保护、反充电保护、过放电保护、温度补偿等。

控制器是太阳能灯的“大脑”。有了合格的控制器，太阳能灯才能顺利工作，同时延长蓄电池等器件的寿命。

3、逆变器

逆变器是把蓄电池输出的直流电变成交流电的装置，照明负载为直流时不必设置，照明负载为交流负载时必须使用。根据我国现状，一般蓄电池为２４Ｖ（或１２Ｖ、３６Ｖ），室外照明灯泡（灯管）为２２０Ｖ、５０Ｈｚ交流，因此，逆变器多为ＤＣ２４Ｖ（或１２Ｖ、３６Ｖ）/ＡＣ２２０Ｖ的电压形式。逆变器也应具有电路短路保护、欠压保护、过流保护、反接保护及雷电保护等功能。

4、照明负载

由于太阳能照明存在光电转换率较低，成本价格较高等因素，使得目前其应用范围仅限于交通信号灯、景观照明、装饰照明等范围，以草坪灯、庭园灯、小功率路（非主干道）灯等为主。太阳能照明光源以ＬＥＤ发光二极管、三基色高效节能灯为主，也可能使用低压钠灯、无极灯，个别情况采用小功率ＨＩＤ灯。

ＬＥＤ与节能灯相比，前者寿命较长、光效较低；后者寿命较短、光效较高。在不同情况下，要经过经济技术比较，从中选择合适的光源。太阳能交通信号灯光源采用ＬＥＤ发光二极管，寿命长，发光性能符合信号灯的要求。

有调节明暗、频繁开关功能的１Ｗ以下的小功率太阳能草坪灯，一般应该使用ＬＥＤ作为光源。对于功率较大的太阳能草坪灯，目前使用三基色高效节能灯比较合理。庭院灯和路灯以装饰为主时，建议选择ＬＥＤ发光二极管；以照明为主时，建议选择三基色高效节能灯或低压钠灯。

随着ＬＥＤ发光二极管光效的提高，太阳能照明的配套光源将越来越多地使用ＬＥＤ发光二极管。

第三节 国内外技术未来发展趋势 分析

1、提升电池板的光电转换率；

2、加大系统容量，满足大功率室外照明灯的要求；

3、降低成本。目前，一套太阳能照明灯（全套）是普通照明灯（全套）的几倍，影响了太阳能照明的推广使用；

4、延长蓄电池等器件的寿命，从而延长太阳能照明系统的寿命；

5、减小电池板、蓄电池等的体积，美化杆型；

6、逐步淘汰严重污染的铅酸蓄电池、Ｎｉ－Ｃｄ蓄电池等，加快开发研制无污染蓄电池，实现真正意义的环保；

7、太阳能照明在经过技术进步和降低价格后，将成为新世纪的主导光源之一。
 

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