20世紀，石油、煤炭、天然氣等主要能源面臨資源枯竭的危險，同時，環(huán)保壓力的不斷增加，使環(huán)保、節(jié)能已經(jīng)成為各行各業(yè)發(fā)展的趨勢。

太陽能作為地球上真正取之不盡的清潔能源，將是21世紀最理想的綠色新能源，其利用的有效途徑便是利用光伏發(fā)電技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)化為電 能。LED(Light　Emitting　Diode)是一種能將電能轉(zhuǎn)化為可見光的半導體器件，憑借其節(jié)能無污染的特點已運用于多個 行業(yè)的照明領(lǐng)域中，因此作為集成了太陽能光伏發(fā)電和LED固態(tài)照明優(yōu)點的太陽能led照明系統(tǒng)，是新一代能源和新一代光源的完美結(jié)合。

太陽能光伏發(fā)電是依靠太陽能電池組件(Solar　Cells)，利用半導體材料的電子學特性，當太陽光照射在半導體PN結(jié)上，由 于P-N結(jié)勢壘區(qū)產(chǎn)生了較強的內(nèi)建靜電場，因而產(chǎn)生在勢壘區(qū)中的非平衡電子和空穴，或者產(chǎn)生在勢壘區(qū)外但擴散進勢壘區(qū)的非平衡電子和 空穴，在內(nèi)建靜電場的作用下，各向相反方向運動，離開勢壘區(qū)，結(jié)果使P區(qū)電勢升高，N區(qū)電勢降低，從而在外電路中產(chǎn)生電壓和電流，將光能轉(zhuǎn)化成電能。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類，一類是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，即和公用電網(wǎng)通過標準接口相連接，像一個小型的發(fā)電廠;另一類是獨 立式發(fā)電系統(tǒng)，即在自己的閉路系統(tǒng)內(nèi)部形成電路，不和外部電網(wǎng)產(chǎn)生關(guān)系。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過光伏陣列將接收來的太陽輻射能量經(jīng)過高頻直流轉(zhuǎn)換后變成高壓直流電，經(jīng)過逆變器逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流。而獨立式發(fā)電系統(tǒng)光伏陣列首先會將接收來的太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能供給負載，并將多余能量經(jīng)過充電控制器后以化學能的形式儲存在蓄電池中。在日照不足時，儲存在蓄電池中 的能量經(jīng)過全橋逆變器后變成SPWM波，然后再經(jīng)過濾波和工頻變壓器升壓后變成交流220V，50Hz的正弦電壓供給交流負載使用。

LED是一種在P-N結(jié)上施加正向電流時能發(fā)出紫外光、可見光、紅外光的半導體固體發(fā)光器件。其發(fā)光機理的核心在于P-N結(jié)，當外加正向電壓時，P-N結(jié)的平衡被打破，P區(qū)空穴進入P-N結(jié)中和原來的一部分負離子，N區(qū)電子進入P-N結(jié)中和原來的一部分正離子，這樣就使P-N結(jié)變窄，由于外加電場使P-N結(jié)電場降低，引起電子勢能的減少，減少的勢能則轉(zhuǎn)化為電磁能，以光子的形式釋放出來。 電子減少的能量越多，釋放光子的能量也就越高。LED釋放的光能量與電子的電量和點亮二極管的電壓有關(guān)，即E=qV(J)(q=-1 .6×10-19C)。而釋放的光的峰值波長則與發(fā)光芯片所用的半導體材料有關(guān)，即λ≈1240/Eg(nm)(半導體材料禁帶寬度Eg)，由計算可知若產(chǎn)生可見光，則芯片用的半導體材料的Eg應(yīng)在1.60～3.26ev之間，這是研制和選擇發(fā)光不同的波長光的芯片 材料的主要依據(jù)。

LED半導體照明光源具有廣泛的優(yōu)越性，除了使用壽命長、發(fā)光效率高、體積小、重量輕、環(huán)保安全可靠等優(yōu)點以外，還有一個顯著優(yōu) 點就是由于LED啟動電壓和工作電壓一致，所以就不需使用鎮(zhèn)流器。這樣在節(jié)省成本和相關(guān)能耗的同時，也大大縮短了通斷電的響應(yīng)時間。

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)能與led照明完美結(jié)合的關(guān)鍵在于兩者同為直流電、電壓低并能互相匹配。兩者的結(jié)合不需要變頻器將太陽能(PV)電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，因此大大提高了整個照明系統(tǒng)的效率。同時，借助于并網(wǎng)技術(shù)或可充放蓄電池，使所具有的優(yōu)勢顯而易見。為了能充分說明兩者的匹配性，我們建立了一個模型來進行分析。分別選擇鹵素燈、緊湊型熒光燈(CFL)、線形熒光燈(LFL)和LED四種光源，應(yīng)用于PV供電照明系統(tǒng)中進行比較，對不同系統(tǒng)的整體效率進行評估，以此來確定影響系統(tǒng)效率的因素及各種不同應(yīng)用領(lǐng)域中 最佳的系統(tǒng)配置方案。

太陽能led照明產(chǎn)品是新一代的綠色環(huán)保照明產(chǎn)品，它的主要部件包括太陽能光伏電池(PV技術(shù))和半導體照明光源(LED)。自1997年以來，光伏技術(shù)未來的發(fā)展前景已經(jīng)被愈來愈多的國家政府和金融界(如世界銀行)所認同。許多發(fā)達國家和地區(qū)紛紛制定光伏發(fā)展計劃。美國計劃到2010年累計安裝4.6GW(美國能源部規(guī)劃，含“百萬屋頂計劃”);歐盟計劃累計安裝6.7GW(“可再生能源白皮書”)，其中3.7GW安裝在歐洲內(nèi)部，3GW出口等等。預計今后的10年中，光伏組件的生產(chǎn)將以20%～30%的速度發(fā)展，到2010年全球的PV安裝率將達到3.2kMW，PV營業(yè)額也將增加到185億美元，市場也將由邊遠地區(qū)和農(nóng)村的補充能源逐步向全社會的替代能源過渡。到21世紀中葉，太陽能光伏發(fā)電將達到世界總發(fā)電量的15%～20%，成為人類的基礎(chǔ)能源之一。

同樣，作為固態(tài)光源的LED的興起，真正有利于推動“綠色照明”工程。“綠色照明”是20世紀90年代初國際上對節(jié)約能源、保護環(huán)境的照明系統(tǒng)的形象性說法。目前在電能的消耗中，照明用電占有很大的比例，對綠色節(jié)能的照明研究應(yīng)用越來越受到重視，LED就是在這樣的形勢下發(fā)展起來的。加之隨著新材料及半導體工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，LED尤其是白光LED發(fā)光的效率不斷提升，價格也隨之下降。利用LED特性，結(jié)合相關(guān)新技術(shù)開發(fā)出適用于不同場合和用途的照明系統(tǒng)，可以說其在照明市場的潛力將是不可估量的。到2004年LED全球總銷售額已達到3800億美元，與2003年相比，其增長率達到36%。據(jù)預測，到2008年，LED的全球總銷售額將達到甚至超過6000億美元，使其真正替代白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)能源，成為新一代的綠色光源。

太陽能照明產(chǎn)品在目前雖然已經(jīng)有一些廠家開發(fā)出產(chǎn)品，并投入實際的應(yīng)用當中，但由于LED功率小，其使用范圍受到很大限制。隨著高亮度LED光效的不斷提高，加之人們節(jié)能環(huán)保意識的日益加強，太陽能照明產(chǎn)品將發(fā)揮其零能耗、無污染的特性，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)粩嗤貙挕?/p>

綠色能源和可持續(xù)發(fā)展問題是本世紀人類面臨的重大課題。開發(fā)新能源，對現(xiàn)有能源的充分合理利用已經(jīng)得到各國政府的極大重視。目前 ，太陽能利用技術(shù)和半導體照明產(chǎn)業(yè)已經(jīng)由技術(shù)開拓時期開始步入商業(yè)化階段，涉及的產(chǎn)品包括路燈照明、交通指示、夜景照明、庭院裝飾等 ，通過對系統(tǒng)技術(shù)特點和可行性的分析，我們相信，集合了新一代能源和新一代光源優(yōu)點的太陽能半導體照明系統(tǒng)定會以前所未有的速度發(fā)展 ，引領(lǐng)我們進入一個綠色節(jié)能的新時代。