畢業(yè)論文---太陽(yáng)能光伏led在西北地區(qū)的應(yīng)用前景研究

1、<p>　　分類(lèi)號(hào) </p><p>　　編 號(hào) </p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目太陽(yáng)能光伏LED在西北地區(qū)的應(yīng)用前景研究</p><p>　　學(xué)　　院 物理與信息科學(xué)學(xué)院 　 </p><p>

2、　　姓　　名 </p><p>　　專(zhuān)　　業(yè) 物理學(xué) </p><p>　　學(xué)　　號(hào) 　</p><p>　　研究類(lèi)型 研究綜述 </p><p>　　指導(dǎo)教師 　 </p><p&

3、gt;　　提交日期 2011-5-25 </p><p>　　太陽(yáng)能光伏LED在西北地區(qū)應(yīng)用前景研究</p><p>　　摘要：本文介紹太陽(yáng)能光伏發(fā)電技原理，分析了其技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展必要性。重點(diǎn)研究了太陽(yáng)能光伏LED照明的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。最后在詳細(xì)分析西北太陽(yáng)能資源的基礎(chǔ)上，研究了太陽(yáng)能光伏LED在我國(guó)西北地區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景。</p><p

4、>　　關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能光伏技術(shù); 發(fā)光二極管;LED照明; 西北地區(qū)太陽(yáng)能資源</p><p>　　Utilization of LED Lighting System Base on Solar Photovoltaic Cells in The Northwest Area</p><p>　　Abstract: in this paper，the author introduce

5、s the basic principle of photovoltaic power generation ，and analyses its characteristics and developing necessity. Then the photovoltaic LED lighting technology and its potential advantages is emphasisly studies. Finally

6、 basing on the analysis of solar energy distribution in northwest area in china, the author mainly studies the present development and prospect of the photovoltaic LED lighting technology</p><p>　　Keywords:

7、solar photovoltaic power generation, LED, LED lighting, solar energy distribution in northwest area</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1 太陽(yáng)能光

8、伏技術(shù)2</p><p>　　1.1 光伏技術(shù)2</p><p>　　1.2 太陽(yáng)能電池原理2</p><p>　　1.3 太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)勢(shì)4</p><p>　　2 太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng)4</p><p>　　2.1 太陽(yáng)能照明系統(tǒng)4</p><p>　　2.2 太陽(yáng)能LED

9、照明原理及優(yōu)勢(shì)5</p><p>　　2.3 LED光源的基本特征6</p><p>　　2.3.1發(fā)光效率高6</p><p>　　2.3.2 耗電量少6</p><p>　　2.3.3 使用壽命長(zhǎng)6</p><p>　　2.3.4 安全可靠性強(qiáng)6</p><p>　　2.3.5

10、 有利于環(huán)保7</p><p>　　3 太陽(yáng)能光伏LED在西北地區(qū)的應(yīng)用與前景7</p><p>　　3.1 西北地區(qū)太陽(yáng)能資源分析7</p><p>　　3.2 LED在西北部地區(qū)的前景8</p><p>　　3.3 應(yīng)用現(xiàn)狀及面臨問(wèn)題9</p><p><b>　　4 結(jié)論10</

11、b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：12</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　太陽(yáng)是能量的天然來(lái)源。地球上每一個(gè)活著的生物之所以具有發(fā)揮作用的能力,甚至于是它的生存，都是由于直接或間接來(lái)自于太陽(yáng)的能量。我們的地球處在離太陽(yáng)差不多有一億英里的地方。它所截取的輻射能少到難以置信

12、 （大約千萬(wàn)分之三），這么小的一點(diǎn)能量， 實(shí)際上比整個(gè)世界目前現(xiàn)有的發(fā)電能力還大十萬(wàn)倍。目前全世界尤其是工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始感到能量短缺，因此，人們開(kāi)始求助于太陽(yáng)能，以解決能源危機(jī)。</p><p>　　太陽(yáng)能資源豐富，而且數(shù)量龐大。作為一種不污染環(huán)境，又取之不盡的新能源，它無(wú)處不在。尤其是在電力供力方面，有專(zhuān)家認(rèn)為太陽(yáng)能發(fā)電最終將在電力供應(yīng)中占20%。為我們的照明用電提供豐富的資源。</p><

13、p>　　目前，我國(guó)的室內(nèi)照明一般使用的是白熾燈和熒光燈，室外照明一般采用氣體放電燈。這些傳統(tǒng)燈具耗能較大，都是在高壓的環(huán)境下工作，極不安全，而且壽命短。隨著固體物理和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，第四代固體光源LED燈彌補(bǔ)了前三代照明光源的不足，使用壽命可達(dá)50000小時(shí)以上。半導(dǎo)體燈采用發(fā)光二極管作為新光源，同樣亮度下，耗電僅為普通白熾燈的十分之一，而使用壽命卻可以延長(zhǎng)100倍。它綜合了太陽(yáng)能與LED照明結(jié)合、交流電與LED照明結(jié)合、風(fēng)光電

14、互補(bǔ)結(jié)合三種照明技術(shù)，為目前節(jié)能照明技術(shù)提供了新方法。此外，由于LED燈本身的特點(diǎn)，可以減少火力發(fā)電所帶來(lái)的大量天然能源的消耗和環(huán)境的污染，也可以節(jié)約大量能源。</p><p>　　迄今為止我國(guó)仍有2 800多萬(wàn)無(wú)電人口,分散居住在邊遠(yuǎn)落后的貧困地區(qū)。由于能源短缺,至今也沒(méi)有解決供電問(wèn)題,特別是西北地區(qū),由于氣候干旱,土地荒漠化,草原退化的情況越來(lái)越嚴(yán)重,生態(tài)環(huán)境日益惡化,嚴(yán)重阻礙了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)西北地區(qū)的

15、太陽(yáng)輻射強(qiáng),日照時(shí)間長(zhǎng),太陽(yáng)能資源豐富。因此,利用太陽(yáng)能光伏技術(shù)與LED照明系統(tǒng)便可以解決西北地區(qū)的這一大難題。</p><p>　　1 太陽(yáng)能光伏技術(shù)</p><p><b>　　1.1 光伏技術(shù)</b></p><p>　　太陽(yáng)能光伏技術(shù)，即太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，其基本工作原理是：以太陽(yáng)能電池板接收太陽(yáng)光并產(chǎn)生電能（即發(fā)電），再將產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存

16、在蓄電池里，到需要用電時(shí)再由蓄電池供電。太陽(yáng)能電池板（也叫光伏板或光伏組件）本身只能發(fā)電不能儲(chǔ)存電能。它發(fā)出的是直流電，蓄電池進(jìn)出的也是直流電。對(duì)用電器而言，這時(shí)可以直接給直流電器供電，也可經(jīng)過(guò)逆變器將直流電變換為交流電給交流電器供電或直接進(jìn)入電網(wǎng)。</p><p>　　現(xiàn)在比較成熟的光伏元件是硅元件，分為晶體硅和非晶體硅。晶體硅目前能規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品發(fā)電效率在 13 ～ 17 ％，非晶體硅效率在 7 ～ 10 ％

17、左右。即 1 ㎡電池板在 1kW 太陽(yáng)能量的照射下，分別產(chǎn)生 130 ～ 170Wp 和 70 ～ 100Wp 的電能（電池板發(fā)電能力以 Wp 來(lái)表示，讀作“峰瓦”，表示電池板在標(biāo)準(zhǔn)條件下所產(chǎn)生的電力）。由于晶體硅比非晶體硅的發(fā)電效率高，所以目前市場(chǎng)上晶體硅太陽(yáng)電池（包括單晶硅、多晶硅電池）占主導(dǎo)地位。</p><p>　　1.2 太陽(yáng)能電池原理</p><p>　　太陽(yáng)能是一種輻射能，

18、太陽(yáng)能發(fā)電意味著---要將太陽(yáng)光直接轉(zhuǎn)換成電能，它必須借助于能量轉(zhuǎn)換器才能轉(zhuǎn)換成為電能。將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程確切地說(shuō)應(yīng)叫光伏效應(yīng)。不需要借助其它任何機(jī)械部件，光線中的能量被半導(dǎo)體器件的電子獲得，于是就產(chǎn)生了電能。這種把光能轉(zhuǎn)換成為電能的能量轉(zhuǎn)換器，就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池也同晶體管一樣，是由半導(dǎo)體組成的。它的主要材料是硅，也有一些其他合金。用于制造太陽(yáng)能電池的高純硅，要經(jīng)過(guò)特殊的提純處理制作。太陽(yáng)能電池只要受到陽(yáng)光或燈光的照射，

19、就能夠把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，使電池從一方流向另一方，一般就可發(fā)出相當(dāng)于所接收光能的10～20% 的電能。一般來(lái)說(shuō)，光線越強(qiáng)，產(chǎn)生的電能就越多。為了使太陽(yáng)能電池板最大限度地減少光反射，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，一般在它的上面都蒙上一層可防止光反射的膜?使太陽(yáng)能板的表面呈紫色。它的工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)“光伏效應(yīng)”。1954年，美國(guó)科學(xué)家恰賓和皮爾松在美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室首次制成了實(shí)用的單晶硅太陽(yáng)電池，誕生了將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換為電能的

20、實(shí)用光伏發(fā)電技術(shù)。太陽(yáng)電池工作原理的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏打效應(yīng)，就是當(dāng)物體受到光照時(shí)，物體內(nèi)的</p><p>　　太陽(yáng)電池是一種對(duì)光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：?jiǎn)尉Ч?，多晶硅?非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)已晶體硅為例描述光發(fā)電過(guò)程。 P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成P-N結(jié)。如圖1所示。</p><p><

21、b>　　圖1</b></p><p>　　當(dāng)光線照射太陽(yáng)電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。單一太陽(yáng)電池是一只硅晶體二極管，根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性，當(dāng)太陽(yáng)光照射到由 P 型和 N 型

22、兩種不同導(dǎo)電類(lèi)型的、同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的 P-N 結(jié)上時(shí)，在一定的條件下（太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng)小于 1.1μm 的光線進(jìn)入 P-N 結(jié)區(qū)附近），太陽(yáng)能輻射被半導(dǎo)體材料吸收，在導(dǎo)帶和價(jià)帶中產(chǎn)生非平衡載流子，即電子和空穴。由于 P-N 結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在著較強(qiáng)的內(nèi)建靜電場(chǎng)，在電場(chǎng)的作用下， N 區(qū)的空穴向著 P 區(qū)移動(dòng)，而 P 區(qū)的電子則向著 N 區(qū)移動(dòng)，最后在太陽(yáng)電池的受光面上積累大量的負(fù)電荷（電子），而在它的背光面上積累大量的正電荷（空穴）。即在光

23、照作用下太陽(yáng)電池內(nèi)部形成電流密度 J 、短路電流 Isc 、開(kāi)路電壓 Uoc 。此時(shí)如果在太陽(yáng)電池的兩個(gè)表面引出金屬電極，并用導(dǎo)線接上負(fù)載，即形成由 P-N 結(jié)、連接電路和負(fù)載組成的回路，在負(fù)載上就有“光</p><p>　　1.3 太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)勢(shì) </p><p>　　太陽(yáng)能發(fā)電的主要優(yōu)點(diǎn)在于：太陽(yáng)能電池可以設(shè)置在

24、房頂?shù)绕綍r(shí)不使用的空間，無(wú)噪音、壽命長(zhǎng)，而且一旦設(shè)置完畢就幾乎不要需要調(diào)整?，F(xiàn)在只要將屋頂上排滿(mǎn)太陽(yáng)能電池，就可以實(shí)現(xiàn)家中用電的自給?，F(xiàn)今太陽(yáng)能的主要用途已不再是小規(guī)模的，從性質(zhì)上來(lái)說(shuō)，是專(zhuān)業(yè)化的。它從軍事領(lǐng)域、通信領(lǐng)域到城市建設(shè)領(lǐng)域等都起到了重大的作用。委內(nèi)瑞拉還推出廉價(jià)太陽(yáng)能車(chē)、歐洲科學(xué)家研制出輕便的可穿在身上的太陽(yáng)能電池。目前,太陽(yáng)能的利用存在著巨大的發(fā)展空間，有關(guān)的技術(shù)有可能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)突破。它已被許多發(fā)達(dá)國(guó)家作為其能源戰(zhàn)略的

25、一個(gè)重要組成部分。 </p><p>　　2 太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng) </p><p>　　2.1 太陽(yáng)能照明系統(tǒng)</p><p>　　太陽(yáng)能照明系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池板、蓄電池、充放電控制器、逆變器和節(jié)能燈具、燈桿等組成。建筑領(lǐng)域的太陽(yáng)能燈主要有路燈、草坪燈、庭園燈、樓道燈等。蓄電池是光伏電源系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，目前我國(guó)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池多數(shù)是鉛酸蓄電池（其中包括膠體

26、蓄電池），只在高寒戶(hù)外環(huán)境采用鎘鎳電池。蓄電池容量應(yīng)在滿(mǎn)足夜晚照明的前提下，把白天太陽(yáng)能電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來(lái)，并能存儲(chǔ)滿(mǎn)足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。太陽(yáng)能燈的控制器除了要具備一般光伏系統(tǒng)的防反充、防過(guò)充和過(guò)放、防短路和反接等功能以外，還要具有自動(dòng)開(kāi)關(guān)照明燈的功能。通常使用定時(shí)和光控兩種方式對(duì)太陽(yáng)能燈的工作時(shí)間進(jìn)行控制。定時(shí)控制可采用模擬線路或單片機(jī)控制兩種方法，根據(jù)實(shí)際需要，事先設(shè)定路燈每天晚上的工作時(shí)間，調(diào)整電子或者機(jī)械計(jì)時(shí)

27、器的接通或斷開(kāi)時(shí)刻，到時(shí)路燈便可以自動(dòng)開(kāi)或關(guān)。另一種控制方式是光控，可以單獨(dú)安裝光敏器件，也可以利用太陽(yáng)能電池本身作為光敏器件，即在周?chē)h(huán)境暗到一定程度（照度低于某一設(shè)定值）時(shí)自動(dòng)開(kāi)燈，一直到天亮（照度高于某一設(shè)定值）時(shí)再自動(dòng)關(guān)燈。</p><p>　　應(yīng)用太陽(yáng)能給傳統(tǒng)的燈具光源供電并不十分經(jīng)濟(jì)。隨著固體物理和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)開(kāi)發(fā)出了第四代光源 ── 固體光源 LED （第一代為白熾燈，第二代為熒光燈，第三

28、代為氣體放電燈）。太陽(yáng)能發(fā)電與 LED 照明的結(jié)合立即成為一大亮點(diǎn)，迅速吸引了人們的目光。</p><p>　　固體光源 ──LED 具有功耗低、壽命長(zhǎng)（ 1.0×105h ）、光效高（目前為 50～80lm/W ，今后可達(dá) 100～120lm/W ）、反應(yīng)速度快（可在高頻下使用，可任意控制其功耗和亮度，而不影響其壽命）、直流低壓工作安全可靠（ 24V 、 12V 、 4.8V ，免逆變器）、環(huán)保（耐震

29、、耐沖擊、不易破、廢棄物可回收、沒(méi)有污染）、可平面封裝、易開(kāi)發(fā)成輕薄短小產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)；沒(méi)有白熾燈泡高耗電、易碎以及日光燈廢棄物含汞污染等缺點(diǎn)；兼?zhèn)湔彰?、裝飾功效，是被業(yè)界看好在未來(lái) 10 年內(nèi)，成為替代傳統(tǒng)照明器具的一大潛力產(chǎn)品。</p><p>　　2.2 太陽(yáng)能LED照明原理及優(yōu)勢(shì)</p><p>　　LED（Lightly，Emitting，Diode），又稱(chēng)發(fā)光二極管，它們利用固體半

30、導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，當(dāng)兩端加上正向電壓，半導(dǎo)體中的載流子發(fā)生復(fù)合，放出過(guò)剩的能量而引起光子發(fā)射產(chǎn)生可見(jiàn)光。它的發(fā)光是一種能量轉(zhuǎn)換現(xiàn)象,當(dāng)系統(tǒng)受到外界激發(fā)后,會(huì)從穩(wěn)定的低能態(tài)躍遷到不穩(wěn)定的高能態(tài);當(dāng)系統(tǒng)由不穩(wěn)定的高能態(tài)重新回到穩(wěn)定的低能態(tài)時(shí),如果多余的能量以光的形式輻射出來(lái),就會(huì)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。 LED照明光源的主流是高亮度的白光LED。目前，已商品化的白光LED多是二波長(zhǎng)，即以藍(lán)光單晶片加上YAG黃色熒光粉混合產(chǎn)生白光。它也可以可直接發(fā)

31、出人眼可見(jiàn)的紅、橙、黃、綠、藍(lán)等顏色的可見(jiàn)光及近紅外的不可見(jiàn)光。LED實(shí)際上是一個(gè)半導(dǎo)體的P-N結(jié),其基本的工作原理是一個(gè)電光轉(zhuǎn)換過(guò)程,圖3</p><p>　　是典型LED的基本構(gòu)造圖。它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料,置于一個(gè)有引線的架子上,然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封,起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用,所以LED的抗震性能好。從20世紀(jì)60年代的第一只LED問(wèn)世,至今已有了很大的發(fā)展。</p><

32、p>　　2.3 LED光源的基本特征 </p><p>　　2.3.1發(fā)光效率高 </p><p>　　LED經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)改良，其發(fā)光效率有了較大的提升。LED光效經(jīng)改良后將達(dá)到達(dá)50～200流明／瓦，而且其光的單色性好、光譜窄，無(wú)需過(guò)濾可直接發(fā)出有色可見(jiàn)光。目前，世界各國(guó)均加緊提高LED光效方面的研究，在不遠(yuǎn)的將來(lái)其發(fā)光效率將有更大的提高。 </p><p

33、>　　2.3.2 耗電量少 </p><p>　　LED單管功率0.03～0.06瓦，采用直流驅(qū)動(dòng)，單管驅(qū)動(dòng)電壓1.5～3.5伏，電流15～18毫安，反應(yīng)速度快，可在高頻操作。同樣照明效果的情況下，耗電量是白熾燈泡的八分之一，熒光燈管的二分之一，日本估計(jì)，如采用光效比熒光燈還要高兩倍的LED替代日本一半的白熾燈和熒光燈。每年可節(jié)約相當(dāng)于60億升原油。就橋梁護(hù)欄燈例，同樣效果的一支日光燈40多瓦，而采用LED

34、每支的功率只有8瓦，而且可以七彩變化。 </p><p>　　2.3.3 使用壽命長(zhǎng) </p><p>　　采用電子光場(chǎng)輻射發(fā)光，燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰減等缺點(diǎn)。而采用LED燈體積小、重量輕，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，可承受高強(qiáng)度機(jī)械沖擊和震動(dòng)，不易破碎。平均壽命達(dá)10萬(wàn)小時(shí)。LED燈具使用壽命可達(dá)5～10年，可以大大降低燈具的維護(hù)費(fèi)用，避免經(jīng)常換燈之苦。 </p><p>

35、;　　2.3.4 安全可靠性強(qiáng) </p><p>　　發(fā)熱量低，無(wú)熱輻射，冷光源，可以安全抵摸：能精確控制光型及發(fā)光角度，光色柔和，無(wú)眩光；不含汞、鈉元素等可能危害健康的物質(zhì)。內(nèi)置微處理系統(tǒng)可以控制發(fā)光強(qiáng)度，調(diào)整發(fā)光方式，實(shí)現(xiàn)光與藝術(shù)結(jié)合。</p><p>　　2.3.5 有利于環(huán)保 </p><p>　　LED為全固體發(fā)光體，耐震、耐沖擊不易破碎，廢棄物可回收，沒(méi)

36、有污染。光源體積小，可以隨意組合，易開(kāi)發(fā)成輕便薄短小型照明產(chǎn)品，也便于安裝和維護(hù)。 </p><p>　　3 太陽(yáng)能光伏LED在西北地區(qū)的應(yīng)用與前景 </p><p>　　我國(guó)的西北地區(qū)是主要的無(wú)電人口區(qū)，而且這里的能源缺乏，大型的供電廠也少，造成了這里的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的緩慢。因此發(fā)展太陽(yáng)能光伏技術(shù)及LED照明迫在眉睫。就需要我們因地制宜來(lái)解決這些地區(qū)的供電問(wèn)題。</p><

37、;p>　　3.1 西北地區(qū)太陽(yáng)能資源分析</p><p>　　我國(guó)的太陽(yáng)能源，根據(jù)接受太陽(yáng)輻射能的不同大致劃分為五個(gè)地區(qū)：</p><p>　　一類(lèi)地區(qū)：全年日照時(shí)數(shù)為3200～3300小時(shí)，輻射量在670～837×104kj/cm2.a。相當(dāng)于225～285kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要地方包括青藏高原、甘肅北部、寧夏北部和新疆南部等。這是我國(guó)太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)。&

38、lt;/p><p>　　二類(lèi)地區(qū)：全年日照時(shí)數(shù)為3000～3200小時(shí)，輻射量在586～670×104kj/cm2.a，相當(dāng)于200～225kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。這些地區(qū)為我國(guó)太陽(yáng)能資源較豐富地區(qū)。</p><p>　　三類(lèi)地區(qū)：全年日照時(shí)數(shù)為2200～3000小時(shí)，輻射量在502

39、～586×104kj/cm2.a，相當(dāng)于170～200kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部和安徽北部等地。</p><p>　　四類(lèi)地區(qū)：全年日照時(shí)數(shù)為1400～2200小時(shí)，輻射量在419～502×104kj/cm2.a，相當(dāng)于140～170kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要地區(qū)是長(zhǎng)

40、江中下游、福建、浙江和廣東的一部分地區(qū)，春夏多陰雨，秋冬太陽(yáng)能源還可以。</p><p>　　五類(lèi)地區(qū)：全年日照時(shí)數(shù)約1000～1400小時(shí)，輻射量在335～419×104kj/cm2.a，相當(dāng)于115～140kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括四川、貴州兩省，是我國(guó)太陽(yáng)能源最少的地區(qū)。</p><p>　　西北地區(qū)屬于一、二、三類(lèi)地區(qū)，年日照時(shí)數(shù)大于2000h，輻射總量高于58

41、6×104kj/cm2.a，是我國(guó)太陽(yáng)能資源豐富或較豐富的地區(qū)，具有利用太陽(yáng)能的良好條件。這就為太陽(yáng)能光伏LED照明在西北地區(qū)的大力發(fā)展提供了很好的條件。</p><p>　　3.2 LED在西北部地區(qū)的前景</p><p>　　在我國(guó)西北地區(qū)有豐富的太陽(yáng)能資源。因此發(fā)展太陽(yáng)能照明有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。而且西北地區(qū)比較落后，工廠等大型的電廠也很少，因此工業(yè)污染也小。在這個(gè)追求環(huán)保，

42、即綠色能源的年代，LED照明系統(tǒng)即節(jié)能又環(huán)保，而且LED的效率也高。當(dāng)LED效率達(dá)到150lm/w時(shí)，同等亮度的耗能約為白熾燈的1/10。LED的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，對(duì)就業(yè)拉動(dòng)作用大。因此它對(duì)西北地區(qū)的再就業(yè)也具有很大的推動(dòng)作用。同時(shí)，LED照明產(chǎn)業(yè)、特別是位于產(chǎn)業(yè)鏈下游的芯片封裝和照明系統(tǒng)，是兼具技術(shù)密集和勞動(dòng)密集雙重特點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)。技術(shù)難度和產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，大大低于微電子業(yè)，因此LED產(chǎn)業(yè)適合擴(kuò)大就業(yè)的國(guó)情。對(duì)我國(guó)西北地區(qū)來(lái)說(shuō)，這顯然是提供了不受外

43、銷(xiāo)市場(chǎng)限制的穩(wěn)定發(fā)展空間。</p><p>　　西北地區(qū)由于日照時(shí)間長(zhǎng),日光充裕,太陽(yáng)能同時(shí)作為一種新興的綠色能源,以其無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)得到迅速的推廣應(yīng)用。LED作為第四代新光源,在城市亮化美化、道路照明、庭院照明、室內(nèi)照明以及其他各領(lǐng)域的照明和應(yīng)用中得到了有效的利用。尤其是在偏遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū),太陽(yáng)能照明燈具更具有廣泛的應(yīng)用前景。</p><p>　　超高亮LED的研制成功,大大地降低了太陽(yáng)能燈

44、具使用成本,使之達(dá)到或接近工頻交流電照明系統(tǒng)初裝的成本報(bào)價(jià),并且具有保護(hù)環(huán)境、安裝簡(jiǎn)便、操作安全、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。由于LED具有的光效率高,發(fā)熱量低等優(yōu)勢(shì),已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用在照明領(lǐng)域,并呈現(xiàn)出取代傳統(tǒng)照明光源的趨勢(shì)。</p><p>　　目前,我國(guó)西北部,非主干道太陽(yáng)能＋LED路燈、太陽(yáng)能＋LED庭院燈漸成規(guī)模。</p><p>　　西安市科技局積極組織申報(bào)并獲科技部批準(zhǔn)成為“十城萬(wàn)盞”

45、半導(dǎo)體照明試點(diǎn)城市。目前,西安市科技局積極扶持經(jīng)開(kāi)區(qū)發(fā)展半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)。</p><p>　　西安經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)首推采用LED和太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品,并拿出專(zhuān)案扶持補(bǔ)貼資金1000萬(wàn)元人民幣,建設(shè)半導(dǎo)體照明示范開(kāi)發(fā)區(qū)。目前,經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)已形成以碧辟普瑞為龍頭的光伏組件生產(chǎn)企業(yè)、以祺創(chuàng)太陽(yáng)能為核心的省級(jí)重點(diǎn)光伏應(yīng)用企業(yè),組建了全省首個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)物流中心,形成太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品200兆瓦產(chǎn)能,實(shí)現(xiàn)從組件生產(chǎn)、產(chǎn)品檢測(cè)認(rèn)證、出口、市場(chǎng)應(yīng)

46、用到物流配送為一體的光伏產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)</p><p>　　2003年6月17日,由科技部牽頭成立了跨部門(mén)、跨地區(qū)、跨行業(yè)的“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組”。從協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組成立起,到2005年年底之前的這段時(shí)間是半導(dǎo)體照明工程項(xiàng)目的緊急啟動(dòng)期。從2006年的“十一五”開(kāi)始,國(guó)家將半導(dǎo)體照明工程作為一個(gè)重大工程進(jìn)行推動(dòng)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,我國(guó)的半導(dǎo)體LED產(chǎn)業(yè)鏈已相對(duì)完善,具備了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。同時(shí),我國(guó)又是照明燈具產(chǎn)

47、業(yè)的大國(guó),只要政府和業(yè)界適當(dāng)協(xié)調(diào)整合得當(dāng),發(fā)展半導(dǎo)體LED照明產(chǎn)業(yè)是大有可為的。LED半導(dǎo)體照明市場(chǎng)潛力巨大,發(fā)展前景被廣泛看好。因而，發(fā)展西北地區(qū)太陽(yáng)能LED是我們不錯(cuò)的選擇，刻不容緩。</p><p>　　2003年起,我國(guó)人均GDP首次突破獲1000美元大關(guān),經(jīng)濟(jì)實(shí)力得到了進(jìn)一步的增強(qiáng),已經(jīng)初步具備了接受較高光通量成本(初始成本)光源的能力。在未來(lái)的5-10年內(nèi),用半導(dǎo)體LED作為光源的固態(tài)照明燈,將逐漸取

48、代傳統(tǒng)的照明燈而進(jìn)入每一個(gè)角落,半導(dǎo)體LED固態(tài)光源替代傳統(tǒng)照明光源已是大勢(shì)所趨。</p><p>　　近年來(lái)，全球性的能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，有力推動(dòng)著節(jié)能環(huán)保新技術(shù)的迅猛發(fā)展。太陽(yáng)能光伏發(fā)電這一綠色發(fā)電，正在以驚人的速度發(fā)展，據(jù)光伏專(zhuān)家保守估計(jì)，在未來(lái)十年里，太陽(yáng)電池組件的平均轉(zhuǎn)換效率要超過(guò)18﹪，而價(jià)格要下降到1.5美元左右。LED發(fā)展速度更快，據(jù)美國(guó)能源部預(yù)測(cè)，2010年以后，美國(guó)將有55﹪的白熾

49、燈和熒光燈將被LED替代。中國(guó)的LED企業(yè)也不會(huì)等閑視之。因此西北地區(qū)將提供給其最大的發(fā)展空間。</p><p>　　3.3 應(yīng)用現(xiàn)狀及面臨問(wèn)題</p><p>　　我國(guó)的光伏地面應(yīng)用開(kāi)始于20世紀(jì)70年代，90年代后發(fā)展迅速。在西北地區(qū)已建成的有由多邊援助項(xiàng)目支持的新疆78000戶(hù)家庭的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。此外還有由國(guó)家計(jì)委制定的“中國(guó)光明工程”，該工程計(jì)劃在五年之內(nèi)在西部七省分別推廣1

50、78萬(wàn)戶(hù)，2000個(gè)村落和200套站用太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)。但緩慢的發(fā)展現(xiàn)狀告訴我們，太陽(yáng)能光伏技術(shù)LED照明在西北地區(qū)的應(yīng)用仍存在著重重困難。首先，在西北地區(qū)應(yīng)用太陽(yáng)能光伏LED照明技術(shù)，在有公共電網(wǎng)的地方可以采用并網(wǎng)發(fā)點(diǎn)模式。但在無(wú)電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和人口分散地區(qū)需要獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)高。對(duì)于這一問(wèn)題的解決需要國(guó)家財(cái)政的總投資100億元的“中國(guó)光明工程”，計(jì)劃利用太陽(yáng)能光伏、風(fēng)力等可再生能源技

51、術(shù)，在2010年解決邊遠(yuǎn)地區(qū)2300萬(wàn)人的用電問(wèn)題。其次，目前太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化率很低，不到18﹪.而一般來(lái)說(shuō)，光線越強(qiáng)，產(chǎn)生的電能就越多。所以一方面根據(jù)作者的淺見(jiàn)可以用活動(dòng)支架來(lái)支撐太陽(yáng)能電池板。在電池板兩邊配備兩個(gè)光敏元件，通過(guò)控制系統(tǒng)可以使電池板隨光線的轉(zhuǎn)移而改變方向，提高對(duì)光線的接收率。另一方面，為了使太陽(yáng)能電池板最大限度地減</p><p><b>　　4 結(jié)論</b></

52、p><p>　　化石能源在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也造成了全球性的生態(tài)環(huán)境污染。追求綠色能源是全世界人民的愿望，更是我們不可忽視的問(wèn)題。太陽(yáng)能作為新世紀(jì)的最大綠色能源，應(yīng)用太陽(yáng)能電池這一巨大的PN結(jié)，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。LED照明也是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的光學(xué)特性，將電能轉(zhuǎn)化為光能。這種從PN到PN的照明利用才是真正的綠色照明。目前世界規(guī)模太陽(yáng)能LED照明產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入商業(yè)化階段。LED是光源技術(shù)的革命性發(fā)展,是對(duì)傳統(tǒng)光源的

53、有力挑戰(zhàn),將對(duì)全球照明工業(yè)造成巨大沖擊。</p><p>　　本文對(duì)LED照明的介紹和在西北地區(qū)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的分析，我相信太陽(yáng)能LED照明在西北地區(qū)將迅猛發(fā)展。在不久的將來(lái)，我們將會(huì)在這一片擁有充足陽(yáng)光的大地上看見(jiàn)我們前所未有的景象：一排排太陽(yáng)能電池板盡情的吸收著陽(yáng)光；一個(gè)個(gè)路邊衛(wèi)士矗立在路的兩旁，它就是晚上我們的小太陽(yáng)，給我們足夠的光；在我們舒適的庭院里，總有一兩盞燈在晚上為我們獻(xiàn)上五彩的光。在西部大開(kāi)發(fā)的機(jī)遇之

54、下，借著這次機(jī)會(huì)，我們大力的發(fā)展太陽(yáng)能光伏LED照明，統(tǒng)籌規(guī)劃，因地制宜，不久的將來(lái)，我們的西北地區(qū)將是一個(gè)五彩繽紛的世界。新世紀(jì)的和諧將會(huì)完美的展現(xiàn)在我們的眼前。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1]李敏，張震.中國(guó)區(qū)域結(jié)構(gòu)節(jié)能潛力分析[M].北京：科學(xué)出版社，2007： 148～208.</p><p>

55、;　　[2]區(qū)柏林，單卓越.太陽(yáng)能技術(shù)與應(yīng)用[J].工程技術(shù)，2009（8）: 1～4.</p><p>　　[3]趙書(shū)利，葉烽，朱剛.太陽(yáng)能電池技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展[J].船電技術(shù)，2010(4): 47～49.</p><p>　　[4]Robert, Majid Ghassemi, Alma Cota.太陽(yáng)能-可再生能源與環(huán)境[M].北京：人民郵電出版社，2010:30～33.</p

56、><p>　　[5]李蔚，吳婧華，張文良.太陽(yáng)能光伏技術(shù)[J].論文薈萃，2009(2): 8～10.</p><p>　　[6]胡立業(yè).太陽(yáng)能LED照明系統(tǒng)[J].上海電力，2004(5): 404～406.</p><p>　　[7]王莉莉.太陽(yáng)能在LED照明中的應(yīng)用和前景[J].科技論壇，2009(3)： 47～48.</p><p>　　

57、[8]袁世建，王品品.太陽(yáng)能光伏照明的應(yīng)用及問(wèn)題分析[J].市場(chǎng)觀察，2009(4) 44～45.</p><p>　　[9]毛興武.太陽(yáng)能LED燈的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用[J].電子世界，2007(11)： 27.</p><p>　　[10]吳思俊.LED在照明領(lǐng)域的應(yīng)用[J].中國(guó)科技財(cái)富，2008(11)： 22.</p><p>　　[11]楊忠敏.太陽(yáng)能照明迎

58、來(lái)快速發(fā)展新時(shí)代[J].光源與照明，2007(4)： 44～45.</p><p>　　[12]曾樹(shù)榮.半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)[M].北京:北京大學(xué)出版社，2002:27～36.</p><p>　　[13]沈輝，曾祖勤.太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出社，2005:144～146，160～163.</p><p>　　[14]高逸峰，張九根.太陽(yáng)能LED照明