太阳能光伏电池(教材).pdf

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1、太太阳阳能光伏能光伏电池电池元富元富证券（香港）上海代表处证券（香港）上海代表处李刚李刚2006/3/271本文大纲n太阳能电池简介n太阳能电池的分类n太阳能电池的生产制造n太阳能电池的市场前景n太阳能电池产业现状2006/3/272太阳能光伏电池简介太阳能太阳中蕴藏着人类取之不尽的能源。太阳不停地向宇宙空间中发送着巨大的能量。据计算，仅一秒钟发出的能量就相当于1.3亿亿吨标准煤燃烧时所放出的热量。而到达地球表面的太阳能，大约相当于目前全世界所有发电能力总和的20万倍。地球每天接收的太阳能，相当于全球一年所消耗的总能量的200倍.与其他能源相比，太阳能不会产生有毒，有害

2、气体和废渣，因而不污染环境。同时太阳光随处都可以得，使用方便、安全；成本低廉，可以再生。2006/3/274什么是太阳能光伏电池n太阳能电池(solarcell),又称光电池、光生伏打电池。是一种将光能直接转换成电能的半导体器件。现主要有硅、硫化镉、砷化镓太阳能电池。2006/3/275太阳能电池的发明n1839年，法国物理学家A．E．贝克勒尔意外地发现，用两片金属浸入溶液构成的伏打电池，受到阳光照射时会产生额外的伏打电势，他把这种现象称为光生伏打效应。1883年，有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应。后来就把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件。由于半导体P

3、N结器件在阳光下的光电转换效率最高，所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池，也称光电池或太阳电池。2006/3/276光生伏打效应光伏电池工作原理是基于半导体P-N结的光生伏打效应。光生伏打效应是指当物体受到光照射时，物体内部就会产生电流或电动势的现象。当电池表面受到光照时，在电池内部产生的光生电子－空穴对扩散到P-N结并受结电场影响而分开，电子移向N区，空穴移向P区，这样在P区和N区之间产生了光生电动势，当外电路连接起来时就有电流通过。2006/3/277太阳能电池的原理n太阳能电池的PN结处存在一个由N区指向P区的内电场。当阳光照射到太阳能电池表面时，小部分被反射，大

4、部分穿过减反射膜进入硅电池，其中能量大于禁带宽度的光子被硅吸收后，激发出光生载流子。在N区产生的光生空穴会向PN结扩散，进入PN结区后，即被内电场推向P区。在P区产生的光生电子先向PN结扩散，进入PN结区后，即被内电场推向N区。而在刚结区产生的电子空穴对，则立即被内电场分别推向N区和P区。因此在被照射的太阳能电池中，N区积累了大量光生电子，而P区则积累了大量空穴，在PN结两侧出现了光生电动势。若在两电极间接上负载，则会有光生电流通过负载。太阳的光能就这样直接变成了电能。2006/3/278太阳能电池原理图2006/3/279太阳能电池太阳能电池也同晶体管一样，是由半导体

5、组成。它的主要材料是硅，也有一些其他合金。用于制造太阳能电池的高纯硅，是经过特殊的提纯处理制作。太阳能电池只要受到阳光或灯光的照射，能够把光能转变为电能，使电流从一方流向另一方，一般就可发出相当于所接收光能10~20%的电来。一般光线越强，产生的电能就越多。为了使太阳能电池板最大限度地减少光反射，将光能转变为电能，一般在它的上面都蒙上一层防止光反射的膜，使太阳能板的表面呈紫色。2006/3/2710太阳能发电系统的组成及其作用n太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为：n太阳能电池

6、板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；n太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项；n蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

7、n逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能。2006/3/2711光电转换效率n光电转换效率η％是评估太阳电池好坏的重要因素。目前：实验室η≈２４％，产业化：η≈１５％。2006/3/2712太阳能电池的工作时间n根据不同的地区的光