光伏电池技术进展及性能测试.ppt

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1、光伏电池技术进展及性能测试汇报人：2013.4.241、光伏电池的发展历史2、光伏电池的工作原理3、光伏电池的性能测试及分类4、光伏电池的发展前景目录光伏电池技术进展及性能测试1839年光伏电池发展史1883年1954年1974年1990年2000年法国物理学家Alexandre-EdmondBecquerel发现光伏效应美国科学家Charles制造出第一个光伏电池贝尔实验室研制出硅制光伏电池能量转换效率达到6%Haynos等人利用硅的非等方性蚀刻特性提高光伏电池效率到17%人们开始将光伏电池发电与民间发电相结合世界太阳能电池总产量达287MW，光伏产业仍以每年30％以上

2、的增长速度发展光伏电池技术进展及性能测试光伏电池的工作原理1、硅原子结构及能带理论2、光电效应理论3、P-N结理论4、光伏电池原理光伏电池技术进展及性能测试为什么光伏电池能把光转换成电？在此以光伏电池中使用最多的晶体硅半导体为例来说明它的工作原理。根据爱因斯坦的光量子理论，光具有粒子性，光子可以看成带有能量的粒子，光照射到硅晶体表面，形成共价键的价电子会被激发而成为完全自由的电子，电子离开的地方形成一个空位，即空穴。原理简介光伏电池技术进展及性能测试当太阳光照射到电池表面时，首先光子会通过反射防止膜，然后照射到硅表面，这些光子的能量被转移到N型硅层的导带电子，使它脱离轨道而

3、产生大量的自由电子。这些电子的移动又产生了光电流，也就是在P-N结上产生电位差。如果用导线将光伏电池与一个负载连接起来，形成一个回路，就会有电流通过负载，这就是光伏电池的发电原理。光伏电池技术进展及性能测试硅的原子结构及能带理论硅是地球上储量第二大元素，硅基电池是目前光伏界研究开发的重点，硅的原子序数为14，它的最外层电子轨道上，有4个电子环绕原子核运行，每个硅的4个最外层电子，分别和4个邻近的硅原子中的最外层电子两两成对，形成共价键。在常温下，硅具有完整的共价结构，呈现绝缘体特性；在高温下，共价键被打破，呈现导电特性。光伏电池技术进展及性能测试硅原子结构光伏电池技术进展及

4、性能测试P型半导体（左）和N型半导体（右）原子结构光伏电池技术进展及性能测试价带：价电子集中的能量区域禁带:位于价带的上方，是电子不能进入的区域导带：没有电子存在的空轨道禁带宽度：价带到导带的能量宽度当照到半导体上光的光子能量大于禁带宽度时，价带的电子被激发到导带，电子离开后留下的空位形成空穴，电子和空穴形成光伏电池的电流。半导体能带理论光伏电池技术进展及性能测试光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象，在光的照射下，某些物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。光电效应与1887年由德国物理学家赫兹发现，而正确的理论解释由爱因斯坦提出。1905年，爱因斯坦提出光子

5、假设，成功解释了光电效应，并因此而获得1921年诺贝尔物理学奖。光电效应分为：内光电效应和外光电效应内光电效应是被光子激发的载流子（电子或空穴）仍然在物质内部，产生光生伏特效应的现象。外光电效应是被光子激发的电子逸出物质表面，形成真空中电子的现象。光伏电池技术进展及性能测试光电效应光伏电池技术进展及性能测试P-N结理论P-N结的光生伏特效应：当光照射到P-N结表面时，由于内建电场的作用，光生电子拉向N区，光生空穴拉向P区，相当于P-N结上加上一个正电压。如果将P-N结短路，就会产生光电流。光伏电池技术进展及性能测试吸收光子，产生电子空穴对；电子空穴对被内建电场分离在P-N结

6、两端产生电动势；将P-N结用导线连接起来，形成电流；在光伏电池两端连接负载，实现光能向电能的转换。光伏电池技术进展及性能测试光伏电池发电原理光伏电池的结构：以掺杂少量硼原子的P型硅作为基板，然后采用高温热扩散把浓度略高于硼的磷掺入P型基板内，形成P-N结。在N型硅上装一层反射防止膜，以有效减少太阳光在硅表面的反射损失。此外，在电池的正面和背面必须接上电极。光伏电池技术进展及性能测试栅型结构作用：减少接触电阻，增大光照面积。光伏电池技术进展及性能测试光伏电池性能测试要提取光伏电池的重要测试参数，需要进行各种电气测量工作。这些测量通常包含直流电流和电压、电容以及脉冲I-V。光伏

7、电池等效电路图PV电池的直流电流-电压（I-V）测量光伏电池技术进展及性能测试I-V图通常表示太阳能电池产生的电流与电压的函数关系。电池能够产生的最大功率出现在最大电流和电压点，曲线下方的面积表示不同电压下电池能够产生的最大输出功率。我们可以利用基本的测量工具（例如安培计和电压源），或者集成了电源和测量功能的仪器生成这种I-V曲线图。光伏电池技术进展及性能测试电容测量C-V测量测得的是待测电池的电容与所加载的直流电压的函数关系。根据所需测量的电池参数，我们可以测出电容与直流电压、频率、时间或交流电压的关系。电池的电