太阳能电池片原理.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Jiechen,Shine,太阳能电池基本工艺,雷德生,Jiechen,Shine,太阳辐射,AM1.5,：,Air Mass1.5,，太阳总辐照度为,1000Wm,-2,；太阳电池的标定温度为,251,太阳能电池培训,基本原理,Jiechen,Shine,元素：,，,，,族元素，取决于原子的最外层电子数，成键电子,族元素：硼，铝，镓，铟，铊,族元素：碳，硅，锗锡，铅,族元素：氮，磷，砷，镝，铋,半导体：导电能力在导体和绝缘体之间。,太阳能电池培训,基本原理,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,太阳能电池中所有的行为都可以从能带理论上解释,不同的费米能级位置决定了不同材料的导电性能,电子在空间中位置是不确定的，只能以几率估计电子存在的位置,电子能量是不连续的，只能在各个能级之间跳跃,导带：电子可以自由移动,价带：又叫满带，其下面的能带已经被填满。价电子能量在价带上。,费米能级：绝对零度下的电子最高能级。,Jiechen,Shine,太阳能电池原理：光伏效应,半导体中电子要想自由运动，必须首先获得一定的能量,这种能量，可以来自电能,CRT,，激光器，辉光，弧光，荧光灯,可以来自太阳光能,太阳能电池，光致发光，上下转换激光器,可以来自太阳热能：太阳热电池,可以来自化学能：蓄电池，干电池,太阳能电池培训,基本原理,Jiechen,Shine,太阳能电池原理,Pn,结：,通过掺杂杂质使得硅原子中的电子空穴之间的平衡打破，掺入一个比原材料多一个电子的原子，将会形成,n,型半导体，如在硅中掺杂磷；相反的，掺入一个比原材料少一个电子的原子，将会形成,p,型半导体，如在硅中掺杂硼。,太阳能电池培训,基本原理,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,问题：不能通过掺杂比硅多（少）两个或两个以上电子的原子呢？,涉及到杂质浅能级的概念：即掺杂的原子和本体原子的电子数目相差越多，形成的新的杂质能级距离本体能级越远，电子的势垒也就越大，电子的电导越差，材料的性能也就越差。,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,P,区少子是电子,N,区少子是空穴,少子会在内建电场作用下按一定方向流动，形成电流,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,太阳能电池原理,不同掺杂方式,PN,结,内建电场,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,单晶硅，多晶硅，非晶硅的区别,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,硅的各个晶向：,等效面（,100,），（,010,），（,001,）,等效面（,110,），（,101,），（,011,）,等效面（,111,）,单晶硅：单一取向的晶体排列,多晶硅：存在不同取向的晶体排列，其间存在晶界,非晶硅：无规则排列,Jiechen,Shine,太阳能电池等效电路：,太阳能电池培训,基本原理,（,1,）,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,开路电压：,Voc,：,open circuit voltage,短路电流：,Isc,：,short circuit current,最大输出功率：,Pmax,最大输出功率对应电压：,Vmax,最大输出功率对应电流：,Imax,填充因子,FF,：,fill factor,FF=,Vmax,*Imax/,（,Voc*,Isc,）,效率,PCE=,Pmax,/I,入射,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,串联电阻：体电阻，接触电阻。受材料本身、扩散、丝网印刷、烧结工艺的影响,并联电阻：漏电流影响，受到扩散、去边结工艺的影响,串联电阻和并联电阻共同影响太阳能电池的效率，其中并联电阻主要影响电池的开路电压：,那么可见：若想获得高的短路电流，就需要串联电阻越小，并联电阻越大。,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,Rs,的影响,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,短路电流即在光电流曲线上，电压为零时的电流值，,内建电势决定了太阳能电池的激子分离能力,开路电压就是用来测量内建电势的，内建电势或者材料的禁带宽度对于短路电流和开路电压的影响是相反的，因此选用适合的材料获得更高效率的太阳能电池，如砷化镓太阳能电池的效率可达,40%,以上。,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,影响太阳电池转换效率的因素,禁带亮度,温度,复合寿命,光强,掺杂浓度及剖面分布,串（并）联电阻,金属栅和光反射,Jiechen,Shine,太阳能电池培训,基本原理,