1概述2太陽能汽車的結構與原理3太陽能汽車實例太陽能汽車太陽能電池發電原理

太陽能電池的發電原理是基于半導體的光生伏特效應將太陽輻射能直接轉換為電能。在晶體中電子的數目總是與核電荷數相一致，所以P型硅和N型硅是電中性的。如果將P型硅或N型硅放在陽光下照射，光的能量通過電子從化學鍵中被釋放，由此產生電子空穴對，但在很短的時間內（在微秒范圍內）電子又被捕獲，即電子和空穴“復合”。概述太陽能電池發電原理

對不同材料的太陽能電池，盡管光譜響應的范圍是不同的，但光電轉換的原理是一致的。如圖所示，在P-N結的內靜電場作用下，N區的空穴向P區運動，而P區的電子向N區運動，最后造成在太陽能電池受光面（上表面）有大量負電荷（電子）積累，而在電池背光面（下表面）有大量正電荷（空穴）積累。如在電池上、下表面引出金屬電極，并用導線連接負載，在負載上就有電流通過。只要太陽光照不斷，負載上就一直有電流通過。概述太陽能電池發電原理

概述太陽能電池的特點

單晶硅太陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟，轉換效率為15%～17%。

多晶硅薄膜太陽能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其轉換率為12%～14%。

硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高；成本較單晶硅電池低，并且也易于大規模生產，但由于鎘有劇毒，會對環境造成嚴重的污染。概述太陽能電池的特點

砷化鎵化合物材料具有十分理想的光學帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強，對熱不敏感，適合于制造高效單體電池。但是砷化鎵材料的價格不菲，因而在很大程度上限制了砷化鎵電池的普及。

銅銦硒薄膜電池適合光電轉換，不存在光衰退問題，轉換效率和多晶硅一樣，具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優點，將成為今后發展太陽能電池的一個重要方向。概述太陽能電池的結構

在N型半導體的表面形成P型半導體，構成P-N結，即形成太陽能電池，形成的P區僅僅有1～3μm，太陽光照射到它的表面，透過P區達到P-N結處就能夠產生電動勢，產生的電壓約為0.5V。太陽能電池電流的大小與太陽光照射強度的大小，和太陽能電池面積的大小成正比。概述太陽能電池的結構概述車身和底盤1．車身

太陽能汽車最具魅力的部分就是車身，光滑而又具有異域風情的外觀是吸引人們眼球的重要部分。太陽能汽車是由若干主體部件組成的，由于沒有統一的標準，每一輛太陽能汽車都各具特色。除了車子長度強制性要求的限制外，當我們設計太陽能汽車的主體時要讓阻力達到最小值，而使太陽能與陽光的接觸比達到最大值，且質量要盡量小，但安全系數盡量達到最高。太陽能汽車的結構與原理車身和底盤2．底盤

最初的挑戰是如何制造出一個高效的太陽能汽車底盤，從而使其強度和安全度達到最佳，并且質量最小。每千克的質量都需要足夠大的能量使其在路面上移動，這就意味著要力求使車子的質量減到最小，而這個關鍵部位就是汽車的底盤。然而，安全是一項基本的要求，底盤必須具有嚴格的強度和安全系數要求。太陽能汽車的結構與原理車身和底盤2．底盤

太陽能汽車的底盤通常有3種類型：空間框架結構、半單體橫造或碳纖維和單體橫造。

（1）空間框架太陽能汽車的底盤，使用一個焊接或保護管結構用于支撐裝載或車體。這種車體質量小，但不能裝載，合成的外殼可以將分離的底盤組裝起來。太陽能汽車的結構與原理車身和底盤2．底盤

（2）半單體橫造或碳纖維太陽能汽車的底盤，使用合成橫梁和空間隔開達到支撐裝載的能力，而整合就不能支撐裝載并承受一個整體的腹部底盤。

（3）單體橫造太陽能汽車的底盤，使用軀體結構并用來支撐裝載。太陽能汽車的結構與原理車身和底盤

3．所用材料

太陽能汽車中的復合材料得到廣泛的應用。這種復合材料是由像三明治夾層一樣的結構材料構成。碳纖維、凱夫拉(KEVLAR)纖維和玻璃是普通的合成建筑材料，蜂窩狀和泡沫塑料是常用的合成填充材料，這些材料用環氧基樹脂保護起來，組合在具有KEVLAR和碳纖維的材料里，能夠獲得人們需要的強度材料（相當于鋼的強度），且是非常輕質的材料。太陽能汽車的結構與原理駕駛控制系統1．發動機控制器

發動機控制器控制發動機的啟動，而發動機啟動信號來自駕駛員的加速裝置。對發動機控制器的電力管理是通過程序來完成的。發動機的啟動需要配備不同型號的發動機控制器。很多太陽能汽車使用精確數據檢測系統來管理整個太陽能汽車的電力系統，其中包括太陽能光伏陣列、蓄電池組、發動機控制器和發動機。太陽能汽車的結構與原理駕駛控制系統2．其他控制

大多數太陽能汽車是單座，這對駕駛員來說沒有多少樂趣可言，但有的太陽能汽車也可搭乘一位乘客。駕駛員和乘客必須有安全裝備，主要有護腕和頭盔。另外，駕駛汽車時，駕駛員更為重要的職責是注意汽車的系統安全和觀察儀表是否出現異常問題。太陽能汽車的結構與原理電力、驅動及機械系統1．電力系統

太陽能汽車的心臟部位是電力系統，它由蓄電池和太陽電能組成。電力系統控制器管理全部電力的供應和收集工作。

在太陽能汽車里最高級的組件部分就是電力系統，它們包括峰值電力監控儀、發動機控制器和數據采集系統。電力系統最基本的功能是控制和管理整個系統中的電力。太陽能汽車的結構與原理電力、驅動及機械系統1．電力系統

（1）蓄電池。蓄電池是一種最輕便的電力資源，蓄電池組就相當于普通汽車的油箱。一個太陽能汽車使用蓄電池組來儲存電能，以便在必要時使用。太陽能汽車啟動裝置控制著蓄電池組，但是當太陽能汽車開動后，是通過太陽能陣列提供能量，再充到蓄電池組內的。由于各種原因，大量的蓄電池作為能量被使用是有限的。太陽能汽車的結構與原理電力、驅動及機械系統1．電力系統

（2）太陽電能。人們生活中對電力的需求是有限的，但電力卻是生活的必需品。太陽能汽車通過太陽能光伏組件給蓄電池充電。高效的電力經太陽能汽車陣列，通過蓄電池的儲存，可獲得最大的能量。由一個及多個太陽能光伏電板串聯起來，即可將電能轉變成化學能儲存電力，按照同樣的方式可將所有光伏電池板連起來。太陽能汽車的結構與原理電力、驅動及機械系統1．電力系統

（2）太陽電能。

1）太陽能光電板。一個太陽能光電板能將太陽能轉變為電能。光子在目光下產生能量帶動電子從一個半運動金屬粒子的一層轉移到另一個層面，電子的運動產生了通用的電力。太陽能汽車的結構與原理電力、驅動及機械系統1．電力系統

（2）太陽電能。

2）太陽能陣列。太陽能陣列是太陽能汽車的一種資源，陣列由許多PV光電池板（通常有好幾百個）組成。太陽能光電池板通過電線連接，由若干個電線串、并聯在一起，連接光電池片，從而達到蓄電池規定的電壓。太陽能汽車的結構與原理電力、驅動及機械系統2．驅動器系統

在太陽能汽車里使用什么類型的發動機沒有限制，一般額定的是2～5HP（1HP=0.75kW）。大多數太陽能汽車使用的發動機是雙線圈交流無刷機，這種交流無刷機是相當輕質材料的機器，在額定轉速（r/min）下達到98%的使用效率。太陽能汽車有3種基本驅動類型：單減引導式驅動、變頻履帶式驅動、軸式驅動。太陽能汽車的結構與原理電力、驅動及機械系統3．機械系統

機械系統在太陽能汽車概念里是很簡單的，但是我們在設計中，應盡量減少摩擦力和質量，根據不同的路況來設計需要的強度。輕質金屬如鋁合金和合成金屬是最常用的，可使質量和強度達到最優。一般針對質量和強度的比例制造高效率的組件。機械系統包括制動、轉向盤和輪胎等。太陽能汽車的結構與原理太陽能汽車實例太陽能汽車的典型結構

在太陽能汽車上，太陽能電池組收集太陽能，并通過光電轉換器把它轉換成電能。功率跟蹤器監視太陽能采集格板和負荷之間的阻抗，使得在不同的天氣或不同的負荷等各種情況下，汽車的驅動系統始終能工作在最佳效率。能量從功率跟蹤器輸入電動機，電動機通過直接減速驅動后輪，把那些剩余的能量存儲于蓄電池中。太陽能汽車實例太陽能汽車的典型結構

太陽能汽車實例太陽能汽車的典型結構

太陽能汽車實例太陽能汽車的關鍵技術

1.太陽能采集格板

多選用熱塑料制成的太陽能采集格板，形狀如圖所示，太陽能電池就布置在格子中。目前在太陽能汽車上使用的太陽能電池一般有非晶態電池、地面硅電池、太空級硅電池和砷化錫電池等。由于太陽能汽車對能量的采集是有限的，必須嚴格控制能量的損失，所以在選擇太陽能電池時應該考慮的是效率最大的那種。

太陽能汽車實例太陽能汽車的關鍵技術

1.太陽能采集格板太陽能汽車實例太陽能汽車的關鍵技術

2.蓄電池

由俄羅斯里姆施塔特高等技術學校研制的太陽能汽車，蓄電池組采用10個串聯的12V鉛酸蓄電池，容量為40A·h，能量儲備為4.8kW·h，質量為125kg。由于比能量大的電池即便是隔熱措施再好，也會釋放出較多的熱量，所以一般在太陽能汽車上不予采用。太陽能汽車實例太陽能汽車的關鍵技術3.電動機

為了實現所需的牽引功率和保證太陽能汽車能夠在25%的坡道上行駛，要求電動機的最大功率不低于2kW。電動機的效率取決于所采用異步牽引電動機的功率和轉速。當轉速低于3000r/min時，相應的功率低于2kW。在功率范圍為2～6kW、轉速大于3000r/min的情況下，電動機的效率高于80%。在回收制動能量的再生工況下，異步電動機是作為發電機使用的。太陽能汽車實例