太陽能LED燈的歷史、分類和使用場(chǎng)合

太陽能LED是一種新式照明燈具，由太陽能電池板、蓄電池、控制逆變器、光控及計(jì)時(shí)器、發(fā)光體5部分組成。在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，高壓鈉燈及金屬鹵化物燈一直在戶外照明中起著主導(dǎo)作用。LED燈具的出現(xiàn)為戶外照明開辟了更廣闊的天地。

太陽能電池板（Solar panel）是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，大部分太陽能電池板的主要材料為硅，從材料上可以分為以下幾類：

單晶硅

單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高可達(dá)到24%，是所有種類的太陽能電池中轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本很大，因此還不能普遍使用。單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝，因此堅(jiān)固耐用，使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年。

多晶硅

多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但轉(zhuǎn)換效率要降低不少，只有12%左右，制作成本比單晶硅便宜一些，總的生產(chǎn)成本較低，發(fā)展迅猛。不過，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價(jià)格比來講，單晶硅太陽能電池還略好。

非晶硅

非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同，工藝過程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗更低。非晶硅的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電，但存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，國際先進(jìn)水平只有10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其轉(zhuǎn)換效率會(huì)下降衰減。

多元化合物

多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有硫化鎘太陽能電池、砷化鎵太陽能電池、銅銦硒（薄膜）太陽能電池等。其中，新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2太陽能電池采用的是具有梯度能帶間隙（導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的能級(jí)差）多元的半導(dǎo)體材料，可以擴(kuò)大太陽能吸收光譜范圍，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)化效率，平均可達(dá)18%左右，而且到目前為止，這種半導(dǎo)體材料尚未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能衰退效應(yīng)（SWE），在薄膜太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率中屬于世界最高水平。

發(fā)光二極管（Light-Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED） 是一種能將電能轉(zhuǎn)化為光能的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本。20世紀(jì)90年代LED技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步,不僅是發(fā)光效率超過了白熾燈,光強(qiáng)達(dá)到了燭光級(jí),而且顏色也從紅色到藍(lán)色覆蓋了整個(gè)可見光譜范圍,這種從指示燈水平到超過通用光源水平的技術(shù)革命導(dǎo)致各種新的應(yīng)用,諸如汽車信號(hào)燈、交通信號(hào)燈、室外全色大型顯示屏以及特殊的照明光源。

太陽能LED燈具一般配備免維護(hù)密封型蓄電池，使用高效LED發(fā)光組件和充放電/照明控制電路，充電一天可用3-7天，且不需要開挖路面做布線埋管施工，不需要輸變電系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)施工安裝方便，安全可靠，壽命長(zhǎng)（電池板15-20年，蓄電池5-7年，燈具可達(dá)5-10年），是未來戶外照明的發(fā)展方向。

據(jù)中國市政工程協(xié)會(huì)城市照明專業(yè)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，截至2015年，全國1065個(gè)城市共有路燈3000余萬盞，其中很大一部分使用的是傳統(tǒng)高壓鈉燈。一盞100瓦高壓鈉燈連續(xù)使用10小時(shí)將消耗1度電；而同樣照度的LED路燈連續(xù)使用10小時(shí)僅消耗0.32度電，節(jié)能率達(dá)到了68%。各國政府也開始意識(shí)到“裝上去就省電”這一點(diǎn)，政策上開始鼓勵(lì)LED燈具的推廣，很多企業(yè)已在國內(nèi)市場(chǎng)先行練兵，繼而逐步推向全球市場(chǎng)。

目前，國內(nèi)外已有數(shù)百家企業(yè)投入到LED戶外燈具的研制當(dāng)中，大量產(chǎn)品已經(jīng)投入量產(chǎn)，燈具單價(jià)已經(jīng)由2007年的40元/W降至如今的18元/W，僅為高壓鈉燈的2.25倍。晶圓、芯片、顆粒、模塊、驅(qū)動(dòng)電源和燈罩組裝等加工工序的成熟度也不斷提高。可以預(yù)見，太陽能LED燈行業(yè)前景廣闊，必將在戶外照明中發(fā)揮越來越重要的作用。