光伏电池 介绍docx,光伏电池一、光伏发电原理研究发现,光照使不均匀的半导体或半导体与金属结合的不同部位之间,产生电位差的现象,这种现象被称为光生伏特效应(Photovoltaiceffect),简称光伏效应。 一般化合价为4的硅晶体半导体中掺入少量化合价为3的硼原子时,硅晶体中就会出现正电荷的空穴,形成P型半导体;当硅晶体中掺入化合价为5的磷原子后,就会出现负电荷的电子,形成N型半导体。当P型和N型半导体结合在一起时,在两种半导体交界面区域会形成一个特殊的薄层,界面P型半导体一侧带负电,N型半导体一侧带正电,如图1所示。由于P型半导体多余空穴,N型半导体中多余自由电子,出现了N区的电子扩散到P区,P区的空穴扩散到N区,这样,就形成了由N区指向P区的内电场(E),以阻止扩散的进行,达到平衡后,形成特殊的薄层,这就是PN 形成特殊的薄层,这就是PN结。 图PN结示意当半导体晶片受阳光照射后,PN结中的P型半导体的光生电子向PN结扩散,进入PN结后,即被“内电场”推向N区;而N型半导体产生的光生空穴,先向PN结扩散,进入PN结后,即被“内电场”推向P区。这种电子和空穴的移动,在N区积累了大量的光生电子,而P区则积累了大量的光生空穴,在PN结两侧出现了光生电动势,当外电路连接起来时就有光生电流通过。 如下图所示,PN结光伏效应示意二、分类 主要有硅太阳能电池、聚光太阳能电池、无机化合物薄膜太阳能电池、有机薄膜太阳能电池、纳米晶薄膜太阳能电池和叠层太阳能电池等几大类。 硅太阳能电池 根据硅片厚度的不同,可分为晶体硅太阳能电池和薄膜硅太阳能电池两大类。晶体硅太阳能电池有单晶硅(c-Si)和多晶硅(p-Si)太阳能电池两类,理论最高光电转化效率为25%,据报道c-Si太阳能电池最高光电转化效率已达24.17%。2004年采用新技术,在世界上率先使p-Si太阳能电池的光电转换效率突破20%大关,达到20.13%。薄膜硅太阳能电池(硅膜厚约50Lm)的出现,相对晶体硅太阳能电池,所用的硅材料大幅度减少,很大程度上降低了晶体硅太阳能电池的成本。 聚光太阳能电池 聚光是降低太阳能电池总成本的一种方法,通过聚光器(倍率一般大于几十倍,有反射式和透镜式两种)将较大面积的阳光聚在一个较小的范围内,形成/焦斑0或/焦带0,并将太阳能电池置于“焦斑”或“焦带”上以增加光强,克服太阳辐射能流密度低的缺陷,从而获得更多的电能输出。 二、薄膜硅太阳能电池 主要有多晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池和微晶硅薄膜太阳能电池。这里我们主要介绍多晶硅薄膜太阳能电池。 薄膜硅太阳能电池(硅膜厚约50Lm)的出现,相对晶体硅太阳能电池,所用的硅材料大幅度减少,很大程度上降低了晶体硅太阳能电池的成本。薄膜硅太阳能电池主要有非晶硅(a-Si)、微晶硅(Lc-Si)和多晶硅(p-Si)薄膜太阳能电池,前两者有光致衰退效应,其中Lc-Si薄膜太阳能电池光致衰退效应相对较弱但Lc-Si薄膜沉积速率低(仅112nm/s),光致衰退效应致使其性能不稳定,发展受到一定的限制,而后者则无光致衰退效应问题,因此是硅系太阳能电池的发展方向。 光致衰退效应,light-induceddegradation也称S-W效应。a-Si:H薄膜经较长时间的强光照射或电流通过,在其内部将产生缺陷而使薄膜的使用性能下降,称为Steabler-Wronski效应。 三、影响光电转换效率的因素1、太阳能电池发电原理:利用光伏发电,即通过一对有光响应的器件将光能转换成电能。 太阳能光伏发电系统主要由太阳能光伏电池组,光伏系统电池控制器,蓄电池和交直流逆变器等主要部件组成,其中的核心元件是光伏电池组和控制器。 各部件在系统中的作用。光伏电池:光电转换。太阳能电池主要由晶硅材料做作成类似二极管中的P-N结,工作原理与二极管类似。在二极管中,推动P-N结空穴和电子运动的是外部电场,而在太阳能电池中推动P-N结空穴和电子运动的是太阳光子和光辐射热。也就是通常所说的光电伏特效应原理。 控制器:作用于整个系统的过程控制。光伏发电系统中使用的控制器类型很多,而我国目前使
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