基于单片机的太阳能光伏充电系统第一章绪论引言：随着全球经济的高速发展，我们的生活发生了翻天覆地的变化。生活质量在提高的同时，各种环境问题不断显现。森林被大面积砍伐，煤炭、石油、天然气被大量消耗，造成大气二氧化碳的含量上升，产生温室效应从而引起全球变暖。我国是能源资源严重短缺的国家。石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界平均水平的7.7%和7.1%，储量比较丰富的煤炭也只有世界平均水平的58.6%。按目前探明储量和开采能力测算，我国煤炭、石油、天然气的可采年限分别只有80年、25年和30年，而世界平均水平分别是230年、45年和61年。因此，开发新能源迫在眉睫。1.太阳能在我国的分布情况新能源是在新技术基础上，系统地开发利用的可再生能源。如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。太阳能是目前在中国可以形成产业的新能源之一，太阳能资源取之不尽，清洁安全，是最理想的可再生能源。据有关专家估计，每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦，其中可开发利用500~1000亿度。但因其分布很分散，目前能利用的很少。我国幅员广大，有着十分丰富的太原能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50x1018kJ。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，1961年至1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68%，年平均清甜味108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8，太阳总辐射为816kJ~cm2·a，比全国其他省区和同纬度的地区都高。我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°~35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上都是南部低于北部；由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°~40°地区，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度的增加而增长。太阳能资源丰富，具有可再生性，可供人类持续利用。太阳能无污染，有利于保护环境，实现可持续发展。太阳能在我国分布广有利于小规模分散使用。光伏发电技术2.1光伏发电技术的简述太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。光伏发电技术就是将太阳能直接转换为电能的技术。光伏发电技术是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的主要元素是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳能电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。太阳能电池是将太阳辐射直接转换成电能的器件。太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式两大类。结晶系薄膜式又分为单结晶形和多结晶形。按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形、ⅢV族）、ⅡⅥ族和磷化锌等。太阳能电池根据所用的材料的不同还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池、塑料太阳能电池。常用的太阳能电池主要是硅太阳能电池。硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。当前，晶体硅材料是最主要的光伏材料，其市场占有率在90%以上，而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。晶体硅太阳能电池由一个晶体硅片组成，在晶体硅片的上表面紧密排列着金属栅线，下表面是金属层。太阳能电池有两个区域：一个正电荷区，一个负电荷区。电池的正负界面区域称作P-N结。当太阳光投射到太阳能电池内部时，产生了自由的电子-空穴对，并在电池内扩散。在P-N结电场作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区。由于在PN结区域的正负电荷被分离，因而可以产生一个外电流场，电流从晶体硅片电池的底端经过负载流至电池的顶端。这就是“光生伏打效应”。目前，太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、农业、商业、通信、家电以及公共设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠和农村使用，以节省输电线路。但是在目前阶段，它的成本还是很高，发出1ＫＷ点需要投资上万美元，因此大规模使用任然受到经济上的限制。但是，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资源的巨大需求，太阳能电池然是各国的首选。2.2光伏发电技术在国内外的发展情况