光伏太阳能电池基本知识ppt课件.ppt

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1、光伏太阳能电池基本知识PLXin2014年5月31日第一节太阳能光伏电池产业背景第二节太阳辐射基本知识第三节半导体基本知识第四节太阳电池的特性第五节非晶硅薄膜太阳能电池第一节太阳能光伏电池产业背景为什么要研究太阳能电池1、化石燃料终将枯竭，太阳能是地球上大多数能源的终极来源。2、环境污染日益严重。目前人类可利用的新能源包括太阳能、风能、地热能、水能、海洋能等。可再生能源简介太阳能发电水力发电风力发电地热能发电潮汐发电太阳能是最为理想的可再生能源和无污染能源。太阳能电池是一种直接将光能转换为电能的光电器件，光电池的工作原理是基于“光生伏特

2、效应”。它实质上是一个大面积的PN结，当光照射到PN结的一个面，例如P型面时，若光子能量大于半导体材料的禁带宽度，那么P型区每吸收一个光子就产生一对自由电子和空穴，电子-空穴对从表面向内迅速扩散，在结电场的作用下，最后建立一个与光照强度有关的电动势。太阳能电池的原理太阳能电池的种类（按材料的种类区分）单晶硅Singlecrystalsilicon多晶硅multicrystalsilicon非晶硅amorphoussilicon，a-SiⅢ-Ⅴ族化合物（GaAs（砷化镓），InP（磷化铟），InGaP（磷化镓铟））Ⅱ-Ⅵ族化合物（CdTe

3、（碲化镉），CuInSe2（铜铟硒））其它（如燃料敏化电池）材料特点：均为半导体。太阳能电池的种类（按材料的种类区分）各种太阳能电池的效率（实验室电池）太阳能电池的发展趋势太阳能电池发展瓶颈：效率、稳定性、成本。以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为29%，按目前的技术路线，提升效率的难度已经非常大。薄膜太阳能电池由于具有大面积沉积、低材料消耗及可在低成本基板上制作，有较大的成本下降潜力的优点，其发展前景非常看好，成为阶段发展研究的重点。第三代太阳能电池不断出现：染料敏化纳米晶太阳能电池成本仅为常规电池的1/8至1/10。第二

4、节太阳辐射基本知识太阳能的来源——太阳辐射太阳是一个炽热的大气球。核心区的气体被极度压缩至水密度的158倍。在这里发生着核聚变，每秒钟有七亿吨的氢被转化成氦。在这个过程中，每秒约有大概相当于38300亿亿兆焦耳的净能量被释放。聚变产生的能量通过对流和辐射过程向外传送。核心产生的能量需要通过几百万年才能到达表面。地球上仅接收到这些能量的22亿分之一。对流层辐射层日珥色球层光球层太阳黑子群每秒钟地球接收到的太阳能是人类每年能量需求的好几倍。我们每天能看到的光只是从太阳发射然后进入地球的能量的一小部分而已。太阳光是电磁波的其中一种形式，而我们

5、看到的可见光也只是我们右边显示的电磁波普的一个小子集。太阳辐射——光的特性太阳辐射——光子的能量一般用波长（符号为λ）或相对应的能量（符号为E）来描述一个光子的特性。子的能量与波长之间存在反比例关系，方程如下：E=hc/λ其中h是普朗克常数，c表示光速。当描述光子、电子等粒子时，共同使用的能量单位是“电子伏特”（eV），而不是“焦耳”（J）。一个电子伏特的能量相当于把一个电子的电势提高一伏所需要的功，所以能量与波长之间的关系：E（eV）=1.24/λ（μm）通过上面的公式，可求出特定波长的光子的能量大小。太阳辐射——太阳常数定义：在日地

6、平均距离处，与太阳光束方向垂直的单位面积上，单位时间内所接收到的太阳总辐射能。这个常数的值及其光谱已经被定为标准值，叫作大气质量为零的辐射（AM0）。太阳常数：f=1.366KW/m2（1瓦=1焦耳/秒）表征的是到达大气顶（大气层上界）的总太阳能量（包含整个太阳光谱）值。太阳辐射——地球表面的太阳辐射当入射到地球大气层的太阳辐射相对稳定时，影响地球表面辐射的主要因素是:大气效应，包括吸收和散射当地大气质量的不同，如水蒸气、云层和污染纬度位置不同一年中季节的不同和一天里时间的不同上述的效应在几个方面影响了地球表面对太阳辐射的吸收。包括总的

7、吸收能量和光谱含量的变化，以及光射到地球表面的角度的变化。另外，还有关键的一点就是，在不同的地方其太阳辐射的易变性也会有很大差别。易变性即受云层和季节变化等地方因素影响，又受其它例如不同纬度白天的长短不同等因素影响。沙漠地区由于当地云层等大气现象比较稳定而拥有较低的易变性。地球表面太阳辐射——大气影响大气效应在几个方面影响着地球表面的太阳辐射。在光伏应用领域其主要影响为：由大气吸收、散射和反射引起的太阳辐射能量的减少。由于大气对某些波长的较为强烈地吸收和散射而导致光谱含量的变化。分散的或间接的光谱组合被引入到太阳辐射中。当地大气层的变化

8、引起入射光能量、光谱和方向的额外改变。这些影响如右图。典型的晴空时，大气对入射太阳光的吸收和散射。太阳辐射——大气质量AM1.5是光伏行业的标准辐照度（相当于太阳光的角度48.20）在实际估算大气质量的简单