太阳能光伏技术的基础培训

《太阳能光伏技术的基础培训》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、太阳能光伏技术应用概述姓名：何世东太阳能产品中心主要内容太阳能电池的基本原理及其分类太阳能电池的电学特性太阳能电池的主要技术参数薄膜太阳能电池电池板的连接与封装太阳能光伏系统的基本概述光伏系统的设计提高太阳能组件效率的措施太阳能电池的基本原理及其分类半导体物理基本概念PN结与光电效应光生伏特效应的基本原理用于太阳能电池的标准光源太阳能电池的光谱特性和温度特性太阳能电池的测量满带：填满电子的能带。空带：没有电子占据的能带。不满带：未填满电子的能带。禁带：不能填充电子的能区。价带：和价电子能级相应的能带，对半导体，价带通常是满带。即最高的充有电子的能带。几个概念满带E

2、不满带禁带禁带价带空带不满带或满带以上最低的空带，称为导带。能带中电子的导电性满带不导电：…电子交换能态并不改变能量状态，所以满带不导电。电子在电场作用下作定向运动，得到附加能量，电子能量发生变化。导带导电：导带中电子才能改变能量。导电性：Ep价带(满带)空带(导带)不满带(导带)EEp导带导电：导体和绝缘体它们的导电性能不同，是因为它们的能带结构不同。固体按导电性能的高低可以分为导体半导体绝缘体导体的能带结构空带导带E某些一价金属，如:Li…满带空带E某些二价金属，如:Be,Ca,Mg,Zn,Ba…导带空带E如:Na,K,Cu,Al,Ag…导体在外电场的作用下，

3、大量共有化电子从能级图上来看，是因为其共有化电子很易从低能级跃迁到高能级上去。E很易获得能量，集体定向流动形成电流。绝缘体的能带结构E空带空带满带禁带ΔEg=3～6eV从能级图来看，是因为满带绝缘体在外电场的作用下，当外电场足够强时，共有化电子还是能越过共有化电子很难从低能级（满带）跃迁到高能级（空带）上去。的能量，所以形不成电流。（Eg：3～6eV），与空带间有一个较宽的禁带禁带跃迁到上面的空带中，使绝缘体被击穿。共有化电子很难接受外电场半导体的导电机构一.本征半导体（semiconductor）本征半导体是指纯净的半导体。本征半导体的导电性能在导体与绝缘体之

4、间。1.本征半导体的能带结构Eg=0.12eVE空带（导带）满带禁带本征半导体所以加热、光照、加电场都能把电子从满带激到发空带中去，同时在满带中形成“空穴”（hole）。半导体的禁带宽度ΔEg很窄（0.1～2eV），例如半导体CdS：满带空带hEg=2.42eV满带上的一个电子跃迁到空带后，满带中出现一个带正电的空位，称为“空穴”。电子和空穴总是成对出现的。电子和空穴叫本征载流子，它们形成半导体的本征导电性。当光照h>ΔEg时，可发生本征吸收，形成本征光电导。2.两种导电机构（1）电子导电—半导体的主要载流子是电子解【例】要使半导体CdS产生本征光电导，

5、求激发电子的光波的波长最大多长？在外电场作用下，电子可以跃迁到空穴上来，这相当于空穴反向跃迁。空穴跃迁也形成电流，这称为空穴导电。空带满带Eg（2）空穴导电—半导体的主要载流子是空穴当外电场足够强时，共有化电子还是能越半导体导体击穿过禁带跃迁到上面的空带中，使半导体击穿。杂质（impurity）半导体1.n型半导体又称n型半导体。量子力学表明，这种掺杂后多余的电子的能级在禁带中紧靠空带处，ED～10-2eV，极易形成电子导电。本征半导体Si、Ge等的四个价电子，与另四个原子形成共价结合，当掺入少量五价的杂质元素（如P、As等）时，就形成了电子型半导体，n型半导

6、体空带满带施主能级EDEgSiSiSiSiSiSiSiP这种靠近空带的附加能级称为施主（donor）能级。如下图示：2.p型半导体四价的本征半导体Si、Ｇe等掺入少量三价的杂质元素（如Ｂ、Ga、In等）时，就形成空穴型半导体，又称p型半导体。量子力学表明，这种掺杂后多余的空穴能级在禁带中紧靠满带处，EA<10-1eV，极易产生空穴导电。p-n结p-n结的形成在n型半导体基片的一侧掺入较高浓度的面附近产生了一个内建阻止电子和空穴进一步扩散。电子和空穴的扩散，在p型和n型半导体交界p型半导体(补偿作用)。受主杂质，（电）场该区就成为n型p型内建场大到一定程度，不再有

7、净电荷的流动，达到了新的平衡。在p型和n型交界面附近形成的这种特殊结构称为p-n结（阻挡层，耗尽层），其厚度约为0.1m。p-n结p型n型U0电势电子电势能p-n结np由于p-n结的存在，电子的能量应考虑进势这使电子能带出现弯曲：空带空带p-n结施主能级受主能级满带满带垒带来的附加势能。p-n结的单向导电性1.正向偏压p-n结的p型区接电源正极，叫正向偏压。向p区运动，阻挡层势垒降低、变窄，有利于空穴向n区运动，也有利于电子和反向，这些都形成正向电流（mＡ级）。p型n型I+外加正向电压越大，形成的正向电流也越大，且呈非线性的伏安特性。U（伏）302010（毫安

8、）正向00