光伏电池及其特性ppt课件.ppt

资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第二章第二章 光伏电池及其特性光伏电池及其特性1.Principle of Solar Cells?2.硅型光伏电池的电特性硅型光伏电池的电特性?3.光伏电池的外特性光伏电池的外特性?4.光伏电池性能的检测光伏电池性能的检测?5.光伏电池的结构和分类光伏电池的结构和分类?资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值photovoltaic cells2.1 Principle of Solar Cells?2.1.1半导体的基础知识半导体的基础知识半导体半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。本征半导体本征半导体 纯净的半导体。如硅、锗单晶体。纯净的半导体。如硅、锗单晶体。掺杂半导体掺杂半导体-?资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值What are Semiconductors?入门入门?导带导带性性界于界于导导体与体与绝缘绝缘体之体之间间的材料的材料电电阻系数阻系数约为约为10-3108.cm的材料的材料?中阶中阶?进阶进阶?能隙能隙约约在在 4eV以下之的材料以下之的材料资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值能带理论（补充内容）EE7E6E5E4E3E2E1?3?a?2?a?a0?a2?a3?akE k曲线的表达图式曲线的表达图式资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值能带理论的基本要点量子力学计算表明,固体中若有N个原子,由于各原子间的相互作用,对应于原来孤立原子的每一个能级,变成了N条靠得很近的能级,称为能带能带。能带宽度?E,量级为?EeV，若N1023,两能级的间距约10-23eV。?越是外层电子，?E越大。?点阵间距越小，?E越大。?两个能带有可能重叠。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值21Li原子电子构型是原子电子构型是1s 2s2s2s带半充满（导带）禁带能量1s1s带全满（满带）Li能带示意图资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值能带中的电子分布?满带：能带中所有能级（轨道）均有电子占据，为由充满电子的原子轨道能级所形成的低能量能带。?空带：能带中所有能级（轨道）均无电子占据。?禁带：不允许有电子占据的能量范围。禁带宽度（满带与空带的能量间隔）称为带隙。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值能带中的电子分布?价带：依据轨道能量高低顺序填充电子时，最后由价电子填充的（轨道）能带称为价带。?导带：部分被价电子（可自由移动）占据的能带可称为导带。导带可以是由未充满电子的原子轨道组合而成的能带（价带），或（与满带重叠或能量相近）空带。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值导体、半导体和绝缘体?导体价电子能带是半满的(如Li,Na)，或价电子能带是全满但有空的能带(Be,Mg)，而且两个能带能量间隔很小，彼此发生部分重叠。?Eg资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值导体、半导体和绝缘体?导体金属钠金属镁资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值导体、半导体和绝缘体?绝缘体价电子都在满带，导带是空的，而且满带顶与导带底之间的能量间隔（即禁带宽度）大。禁带宽度5eV在外电场作用下，满带中的电子不能越过禁带跃迁到导带中，故不能导电。?Eg资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值导体、半导体和绝缘体?半导体满带被电子充满，导带是空的，便禁带宽度很窄。由于禁带宽度小，因此当光照或在外电场作用下，使满带上的电子，很容易跃迁到导带上，使原来空的导带充填电子，同时在满带上留下空穴。?Eg禁带宽度3eV资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值?Element semiconductor（元素半导体）Compound semiconductor（化合物半导体）Intrinsic semiconductor（本征半导体）（本征半导体）Extrinsic semiconductor（掺杂半导体）（掺杂半导体）Direct semiconductor（直接半导体）Indirect semiconductor（间接半导体）Degenerate semiconductor（简并半导体）Non-degenerate semiconductor（非简并半导体）Compensated semiconductor（补偿半导体）Non-compensated semiconductor（非补偿半导体）?资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值（1）Intrinsic semiconductor?完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为 本本征半导体征半导体。硅（锗）的原子结构硅（锗）的原子结构Si2 8 4Ge2 8 18 4简化模型简化模型+4惯性核惯性核价电子价电子资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值(a)Diamond lattice.(b)Zincblende lattice.资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值Covalence Bonds共价键共共价键共用电子对用电子对+4+4表示除表示除去价电子去价电子后的原子后的原子A tetrahedron bond(a)3-D.(b)2-D资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值本征激本征激发发?在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位（空穴）的过程。个空位（空穴）的过程。Formation of intrinsic carriers资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值本征激本征激发发的特点的特点复合：复合：自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成自由电子和空穴在运动中相遇重新结合成对消失的过程。对消失的过程。漂移：漂移：自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。自由电子和空穴在电场作用下的定向运动。结论结论:1.本征半导体的电子空穴成对出现本征半导体的电子空穴成对出现,且数量少；且数量少；2.半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；半导体中有电子和空穴两种载流子参与导电；3.本征半导体导电能力弱，并与温度有关本征半导体导电能力弱，并与温度有关。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值（2）Extrinsic Semiconductor在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂掺杂半导体半导体的的某种载流子浓度某种载流子浓度大大增加。大大增加。硅原子N型半導體型半導體自由电子浓度大于空穴浓度多数载流子（多子）磷原子SiPSiSi多余电子N型硅表示+资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值P-type Semiconductor(P型半導體)硅原子硅原子空穴空穴空穴被空穴被认为带认为带一个一个单单位的正位的正电电荷，并荷，并且可以移且可以移动动。SiBSiSiP型硅表示硼原子硼原子资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值N 型半导体和型半导体和 P型半导体型半导体N型型+4+4+4+4P 型型+4+4+4磷原子磷原子+5+4自由电子自由电子+4硼硼原子原子+3+4空穴空穴电子数电子数 空穴数空穴数电子为多数载流子电子为多数载流子(多子多子)施主施主空穴为少数载流子空穴为少数载流子(少子少子)离子离子原子原子载流子数载流子数=电子数电子数+空穴数空穴数?电子数电子数空穴数空穴数 电子数电子数空穴空穴 多子多子受主受主电子电子 少子少子离子离子原子原子载流子数载流子数?空穴数空穴数资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值半导体掺杂技术半导体掺杂技术热扩散技术热扩散技术离子注入技术离子注入技术资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值无光照无光照时时,PN结结的形成的形成采用不同的掺杂工艺，将采用不同的掺杂工艺，将 P型半导体与型半导体与N型半导体制作型半导体制作在同一硅片上，在它们的交界面处就会形成在同一硅片上，在它们的交界面处就会形成 PN结结浓度差使浓度差使多子多子产生产生扩散运动扩散运动内电场内电场使内电场使少子少子产生产生漂移运动漂移运动当参与扩散运动的多子数目和参与漂移运动的少当参与扩散运动的多子数目和参与漂移运动的少子数目相同时，达到动态平衡，就形成了子数目相同时，达到动态平衡，就形成了PN结。结。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值PN结结受光照后，光伏效受光照后，光伏效应应半导体吸收光能产生带半导体吸收光能产生带正电和负电的粒子（空正电和负电的粒子（空穴和电子），在内建电穴和电子），在内建电场作用下，电子（）场作用下，电子（）朝朝N型半导体汇集，而型半导体汇集，而空穴（）则朝空穴（）则朝P型半型半导体汇集。如果外电路导体汇集。如果外电路处于开路状态，那么这处于开路状态，那么这些光生电子和空穴积累些光生电子和空穴积累在在pn结附近，使结附近，使 p区获区获得附加正电荷，得附加正电荷，n区获得区获得附加负电荷，这样在附加负电荷，这样在 pn结上产生一个光生电动结上产生一个光生电动势势。太阳电池发电原理示意图太阳电池发电原理示意图资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值光伏电池的光照的详细情况光伏电池的光照的详细情况1.电池表面被反射回去的光线2.刚进入电池表面被吸收生成电子-空穴对的光线，其中大部分是吸收系数较大的短波光线。它们产生的电子-空穴对来不及到达PN结就很快被复合还原。+-+-+-+3.PN结附近被吸收生成电子-空穴对的那部分光线。光生少数载流子在电场作用下漂移能够产生光生电动势。光生电动势。-下电极下电极6.没有被吸收透射部分。4.进入电池深处，距离PN结较远的地方被吸收生成电子-空穴对的光线，与2类似，无用。5.被电池吸收，但能量较小不能产生电子-空穴对的那部分光线，只能使电池加热，温度上升。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值光伏电池的工作原理光生载流子形成电流的过程光生载流子形成电流的过程资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值太陽光發電(Photovoltaic)原理(II)Ec:conduction bandEv:valance bandEf:Fermi energy電子位能N多數載子PEcEfEvN TypeP TypeSemiconductorEcEfEv-EcEf+EvPN光子(Photon)+多數載子+PN(不照光，平衡狀態)少數載子-+-PhotonPhoton-多數載子Ec電子-電洞對(Electron-hole pair)+-+-PN-+-Ef+-P+-NPN+Ev+多數載子+少數載子PN(照光狀態)-资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值作业作业?1.用能带理论解释导体和半导体的导电机理。?2.阐述PN结的形成过程，并画出示意图。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.2硅型光伏电池的电特性硅型光伏电池的电特性?2.2.1 等效电路等效电路2.2.2 光伏电池伏安特性曲线光伏电池伏安特性曲线2.2.3 输出功率和输出因子输出功率和输出因子2.2.4 输出效率输出效率资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.2.1光伏电池的等效电路光伏电池的等效电路PN少子的漂移，导致少子的漂移，导致P区出现区出现空穴的积聚，空穴的积聚，N区出现电子的积区出现电子的积聚。反过来，这种电荷积聚会消聚。反过来，这种电荷积聚会消弱内建电场，使得少子漂移效应弱内建电场，使得少子漂移效应减弱，光电流输出变小。相当于减弱，光电流输出变小。相当于出现暗电流（出现暗电流（Id）！）！资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值等效电路中符号的说明等效电路中符号的说明L1.RL为外负载电阻。为外负载电阻。2.Rs为串联电阻。一般小于为串联电阻。一般小于1.前面和背面的电极接触，以及材前面和背面的电极接触，以及材料本身具有一定的电阻率。料本身具有一定的电阻率。3.Rsh为旁路电阻。由于电池边沿的为旁路电阻。由于电池边沿的漏电和制作金属化电极时，在电池漏电和制作金属化电极时，在电池的微裂纹、划痕等处形成的金属桥的微裂纹、划痕等处形成的金属桥漏电等，使一部分本应通过负载的漏电等，使一部分本应通过负载的电流短路，这种作用的大小可用一电流短路，这种作用的大小可用一并联电阻并联电阻RSh来等效来等效。光伏电池的等效电路图光伏电池的等效电路图4.I Id d为暗电流。为暗电流。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值测试输出特性测试输出特性等效等效电电路路图图的理想形式的理想形式PN由于电路中无电源，电压由于电路中无电源，电压U=IRU=IR 实际加在太阳电池的结上，实际加在太阳电池的结上，即结处于正向偏置。一旦结处即结处于正向偏置。一旦结处于于正正向向偏偏置置时时，二二极极管管电电流流I Id d=I I0 0exp(qU/nkT)-1exp(qU/nkT)-1朝着与光朝着与光激发产生的载流子形成的光电激发产生的载流子形成的光电流流 Ip h相相 反反 的的 方方 向向 流流 动动。(1)(1)因而流入因而流入I?I?I?I?Iexp qU nkT?1?phdph0?负载电阻的负载电阻的电流值为电流值为I0反映光生电池对光生载流子反映光生电池对光生载流子的最大复合能力的最大复合能力-(1)-(1)式式资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值问题问题1：为什么可把太阳能电池的内部看成一个电为什么可把太阳能电池的内部看成一个电流源（光电池）和一个硅二极管的复合体：流源（光电池）和一个硅二极管的复合体：?光伏电池无光照时就是一个光伏电池无光照时就是一个 PN结，有光照时，结，有光照时，会产生光生电动势和光伏电流。会产生光生电动势和光伏电流。（1）产生光伏电流的原因是：）产生光伏电流的原因是：光照时，光照时，本征激本征激发产生发产生的的电子聚集在电子聚集在N端端，空穴汇聚在空穴汇聚在P端端，破，破坏了光照前的平衡。电子通过外回路由坏了光照前的平衡。电子通过外回路由 N P,电电流是流是P N。（2）载流子的汇聚）载流子的汇聚会在PN结内产生一个与结内产生一个与原内原内建电场建电场方向相反的附加电场，在一定程度上降低方向相反的附加电场，在一定程度上降低了了原内建电场原内建电场。相当与。相当与PN节的正向偏置。（节的正向偏置。（如果如果外回路断开外回路断开内建电场和载流子汇聚产生的电场在内部抵消，达到平衡。）内建电场和载流子汇聚产生的电场在内部抵消，达到平衡。）资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值等效电路中各变量之间的关系L(1)Id?I0?exp qUAkT?1?d?(2)IL?IphUd?Id?Rsh?q?U?ILRS?Ud?Iph?I0?exp?1?AkT?Rsh光伏电池的等效电路图光伏电池的等效电路图series resistanceshunt resistance串联电阻并联电阻负载 load资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值反向饱和电流反向饱和电流?指给指给PNPN结加一结加一反偏电压时反偏电压时，外加的电压使得，外加的电压使得PNPN结的耗尽层变宽，结电场（即内建电场）变大，结的耗尽层变宽，结电场（即内建电场）变大，电子的电势能增加，电子的电势能增加，P P区和区和N N区的区的多数载流子多数载流子（P P区多子为空穴，区多子为空穴，N N区多子为电子）区多子为电子）就很难越过势就很难越过势垒垒，因此，因此扩散电流趋近于零扩散电流趋近于零；但是由于结电场的增加，使得但是由于结电场的增加，使得 N N区和区和P P区中的区中的少数载流子更容易产生漂移运动少数载流子更容易产生漂移运动，因此在这种情，因此在这种情况下，况下，PNPN结内的电流由起支配作用的结内的电流由起支配作用的 漂移电流决漂移电流决定定。漂移电流的方向与扩散电流的方向相反，表。漂移电流的方向与扩散电流的方向相反，表现在外电路上有一个流入现在外电路上有一个流入 N N区的反向电流，它是区的反向电流，它是由少数载流子的漂移运动形成的。由于少数载流由少数载流子的漂移运动形成的。由于少数载流子是由本征激发而产生的，在温度一定的情况下，子是由本征激发而产生的，在温度一定的情况下，热激发产生的少子数量是一定的，电流趋于恒定。热激发产生的少子数量是一定的，电流趋于恒定。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值PN结正向偏置PN结反向偏置反向饱和电流很小，?A级正向电流内电场减弱，使扩散加强，内电场减弱，使扩散加强，扩散扩散?飘移，形成正向电流，飘移，形成正向电流，PN结导通结导通内电场增强，抑制扩散、加剧漂内电场增强，抑制扩散、加剧漂移，形成反向电流，也称漂移电移，形成反向电流，也称漂移电流，因为漂移电流是由少子运动流，因为漂移电流是由少子运动引起的，而其数目极少，因此漂引起的，而其数目极少，因此漂移电流很小，常可忽略不计，认移电流很小，常可忽略不计，认为为PN结处于截止状态。结处于截止状态。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值(a)开路电压开路电压当太阳电池处于开路状态时，对应光电流的大小产生电动势，这就是开路电压。理想情况下理想情况下,流入负载电阻的流入负载电阻的电流值为电流值为I?Iph?Id?Iph?I0?expqU nkT?1?D?设设=0=0（开路），（开路），phphSCSC，则，则nkTUoc?ln?IscI0?1?q.(2).(2)式式资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值开路电压nkTVoc?ln?IscI0?1?q在可以忽略串联、并联电阻的影响时，ISC为与入射光强度成正比的值，(a)在很弱的阳光下，ISC0 0，short circuit n.短路nkTIscVoc?lnqI0资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.2.2 光伏电池伏安特性曲线光伏电池伏安特性曲线资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值光伏电池伏安特性曲线的光伏电池伏安特性曲线的另外一种表达形式另外一种表达形式图图4.硅太阳能电池在不同光照下的伏安特性曲线硅太阳能电池在不同光照下的伏安特性曲线资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.2.3 输出功率和曲线因子输出功率和曲线因子I-V曲线上任何一点都可以作为工作点，工作点所对应的纵横坐标，即为工作电流和工作电压,其乘积P=IV 为电池的输出功率。最大功率如何确定呢？最大功率如何确定呢？伏安特性曲线资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值最大输出功率点的确定最大输出功率点的确定?当太阳电池接上负载当太阳电池接上负载 RL时，上图负载线与伏时，上图负载线与伏安特性曲线的交点处的安特性曲线的交点处的 IV乘积即为该负载下的乘积即为该负载下的输出功率。输出功率。等功率线与伏安特性曲线的切点，即为最佳工等功率线与伏安特性曲线的切点，即为最佳工作点。该点处输出功率最大，作点。该点处输出功率最大，Um/Im为最佳为最佳负载电阻负载电阻.为了精确计算最大功率点，可根据伏安特性曲为了精确计算最大功率点，可根据伏安特性曲线绘出线绘出P-U图，求极值即可。图，求极值即可。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值IIscIm曲线因子曲线因子?1Rm又称填充因子又称填充因子?将Voc与Isc的乘积与最大功率Pm之比定义为填充因子FF，则PmVmImFF?VocIscVocIsc?FF为太阳电池的重要表征参数，FF愈大则输出的功率愈高。FF取决于入射光强、材料的禁带宽度、理想系数、串联电阻和并联电阻等。VmVocV资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.2.4 输出效率输出效率?太阳电池的转换效率定义为太阳电池的最大输出功率与照射到太阳电池的总辐射能Pin之比，即Pm?100%Pin资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值影响因素?1.不同波长太阳光穿透能力不同，只有能量大于Eg的光子才能产生电子-空穴对，这一过程太阳辐射能大约损失25%；2.任何电池表面对光都有反射作用，辐射光要损失10%左右；3.能量大于Eg的光子在半导体内部，由于复合和寿命原因，不能全部生成电子-空穴对；4.光伏电池的工作电压一般是开路电压的60%；5.串联电阻和并联电阻的影响，往往使输出功率降低5%左右；6.曲线因数一般为0.75-0.8.资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.3 光伏电池的外特性光伏电池的外特性?2.3.1 光谱响应光谱响应2.3.2 温度特性和光照特性温度特性和光照特性2.3.3 负载特性负载特性资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值概述概述?光伏电池工作光伏电池工作环境环境的多种外部因素，如的多种外部因素，如 光光照强度照强度、环境温度环境温度、粒子辐射粒子辐射等都会对电池的等都会对电池的性能指标带来影响，而且性能指标带来影响，而且 温度的影响温度的影响和和光照强光照强度度的影响还常常同时存在的影响还常常同时存在.为了保证光伏电池具有较高的工作效率和为了保证光伏电池具有较高的工作效率和较稳定的性能，其较稳定的性能，其 制造工艺制造工艺、组合安装组合安装，以及，以及在在设计配套的控制系统设计配套的控制系统 时，都要考虑改善光伏时，都要考虑改善光伏电池外特性的问题。电池外特性的问题。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.3.1 光谱响应光谱响应?分析光伏电池的光谱响应，通常是讨论它的 相对光谱响应，其定义是，当各种波长一定等量的辐射光子束人射到光伏电池上，所产生的短所产生的短路电流路电流与其中最大短路电流相比较，按波长的分布求其比值变化曲线即为相对光谱响应。而绝对光谱响应绝对光谱响应指的是，当各种波长的单位辐射光能或对应的光子人射到光伏电池上，将产生不同的短路电流，按波长的分布求出对应的短路电流变化曲线。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值硅型光伏电池的相应光谱响应曲线?硅型光伏电池的相应光谱响应曲线硅型光伏电池的相应光谱响应曲线能够产生光生伏能够产生光生伏特效应的太阳辐射波特效应的太阳辐射波长范围一般在长范围一般在0.41.2m左右的左右的范围内；范围内；不论是波长小于不论是波长小于0.4m太阳光分量太阳光分量辐射，还是波长大于辐射，还是波长大于1.2m的太阳光无法的太阳光无法产生光电流；产生光电流；而硅型光伏电池而硅型光伏电池光谱响应最大灵敏度光谱响应最大灵敏度在在0.80.95m之间。之间。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.3.2 温度特性和光照特性温度特性和光照特性资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值Pm=FFIscUoc资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值?通过分析可以看到：通过分析可以看到：1.温度的升高对硅电池的发电效率有不温度的升高对硅电池的发电效率有不利影响；利影响；2.光强越强，发光效果越好。光强越强，发光效果越好。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.3.3 负载特性负载特性光伏电池参数与负载的关系光伏电池参数与负载的关系资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值光伏光伏电电池参数与池参数与负载负载的关系的关系资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值（2）有偏压和有电阻时的伏安特性）有偏压和有电阻时的伏安特性资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.4 光伏电池的结构和分类光伏电池的结构和分类?2.4.1 硅型电池结构2.4.2 光伏电池的组态分类2.4.3 光伏电池的发展历程2.4.4 现代光伏电池的发展趋势资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.4.1 2.4.1 硅型光伏电池的结构硅型光伏电池的结构上电极上电极扩散顶区扩散顶区基体或衬底基体或衬底下电极或底电极下电极或底电极资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值硅太阳能电池的结构硅太阳能电池的结构?硅光伏电池一般分为硅光伏电池一般分为 P P+/N/N和和N N+/P/P 两种结构。其中两种结构。其中带带+的第一位符号表示电池表面光照层。的第一位符号表示电池表面光照层。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值太阳能电池单体、组件和方阵?太阳能电池单体太阳能电池单体是光电转换的最小单元，尺寸一般为是光电转换的最小单元，尺寸一般为4cm2到到100cm2不等。太阳能电池单体的工作电压约为不等。太阳能电池单体的工作电压约为0.5V,工工作电流约为作电流约为2025mA/cm2,一般不能单独作为电源使用一般不能单独作为电源使用。将将太阳能电池单体太阳能电池单体进行串并联封装后，就成为进行串并联封装后，就成为太阳能电池组太阳能电池组件件，其功率一般为几瓦至几十瓦，是可以单独作为电源使用，其功率一般为几瓦至几十瓦，是可以单独作为电源使用的最小单元。的最小单元。太阳能电池组件太阳能电池组件再经过串并联组合安装在支架上，就构成了再经过串并联组合安装在支架上，就构成了太阳能电池方阵太阳能电池方阵，可以满足负载所要求的输出功率，可以满足负载所要求的输出功率。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值太阳能太阳能电电池池组组件件资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值图1 太阳能电池方阵500w图2 工人们正在一片占地270英亩的前东德军事基地上铺设弧线阵列的太阳能板，为沃德坡棱兹太阳能园提高4000万兆瓦的电力。该电厂于2008年底完工，是世界上最大的光伏太阳 能电厂。在德国，政府对太阳能电厂会给予奖励。政府的鼓励大大刺激了该国太阳能基础设施的发展。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值2.4.2 太阳能电池的分类A A 按照所用材料的不同：按照所用材料的不同：?无机太阳能电池无机太阳能电池?半导体硅半导体硅(单晶、多晶、单晶、多晶、非晶非晶、复合型等）、复合型等）化合物半导体（化合物半导体（GaAs、CuInSe、CdTe、InP等）等）有机半导体（酞菁锌、聚苯胺、聚对苯乙炔等）有机半导体（酞菁锌、聚苯胺、聚对苯乙炔等）?有机太阳能电池有机太阳能电池?光化学太阳能电池（纳米光化学太阳能电池（纳米TiO2等）等）资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值非晶硅太阳能内部结构和背电极非晶硅太阳能内部结构和背电极?太阳能电池的第一层为P层，即窗口层。下面是i层，即太阳能电池的本征层，光生载流子主要在这一层产生。再下面为n层，起到连接i和背电极的作用。最后是背电极和Al/Ag电极。目前制备背电极通常采用掺铝ZnO(A1),或简称AZO?intrinsic 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值非晶硅太阳能电池发电原理非晶硅太阳能电池发电原理?由于由于a-Si(非晶硅非晶硅)多多缺陷的特点，缺陷的特点，a-Si的的p-n结是不稳定的结是不稳定的，而且光，而且光照时光电导不明显，几照时光电导不明显，几乎没有有效的电荷收集。乎没有有效的电荷收集。所以，所以，a-Si太阳能电池基太阳能电池基本结构不是本结构不是p-n结而是结而是p-i-n结。结。掺硼形成掺硼形成P区，掺磷区，掺磷形成形成n区，区，i为非杂质或为非杂质或轻掺杂的本征层轻掺杂的本征层(因为非因为非掺杂的掺杂的a-Si是弱是弱n型型)。重掺杂的重掺杂的p、n区在区在电池内部形成内建势，电池内部形成内建势，以收集电荷。太阳光照以收集电荷。太阳光照通过电线产生电流。通过电线产生电流。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值TCOTCO制备成绒面起到减少反射光的作用制备成绒面起到减少反射光的作用。图图2 非晶硅柔性太阳能电池非晶硅柔性太阳能电池?非晶硅薄膜太阳能电池非晶硅薄膜太阳能电池资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值无机太阳能电池研究进展无机太阳能电池研究进展名称 单晶硅 多晶硅 非晶硅 复合型 CdTe CuInSe2 GaAs InP 禁带宽度(eV)转换效率 应用实况 1.12 1.12 1.52.0 1.44 1.04 1.42 1.35 24.4 18 13 17.3 15 17 37.4 19.1 用于空间及地面太阳电池 与单晶硅占市场 7080%占市场1020%消费电子,能源 已商业化 与CdS结合构成的太阳电池已商业化 探索大面积应用批量生产技术 已开始用于空间太阳电池 耐辐射性能优异,处于研究开发阶段?单晶硅：澳大利亚新南威尔士大学格林教授发电成本可降低为58美分/（kWh）资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值20092009年年,SunFab system,SunFab system公司制备出的大型薄膜太阳公司制备出的大型薄膜太阳能电池能电池资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值上图简介上图简介?SunFab system 公司的薄膜太阳能面板主要是公司的薄膜太阳能面板主要是在薄膜技术的基础上，利用非晶硅太阳能电池板在薄膜技术的基础上，利用非晶硅太阳能电池板建成世界上面积最大、产能最多的太阳能薄膜电建成世界上面积最大、产能最多的太阳能薄膜电池板。这种做法一方面可以成功降低材料的成本，池板。这种做法一方面可以成功降低材料的成本，另一方面还可以和太阳能产业最高端的制造技术另一方面还可以和太阳能产业最高端的制造技术进行结合。据悉，该公司的薄膜太阳能面板主要进行结合。据悉，该公司的薄膜太阳能面板主要采用无框架设计，从而采用