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太阳能光伏电池及其应用 第一章 总论 １　点燃近代产业革命之火的是发明蒸汽机（1769年）的詹姆斯.瓦特。这就是煤炭文明的开始。此后固体的煤炭变迁为液体的石油、气体的天然气。 ２　19世纪中叶由埃特尼.勒努瓦发明的现代内燃机的雏形——汽油机是瓦特发明蒸汽机100年之后的事了。不久这一技术为内燃机及汽车的发明奠定了基础。 ３　1903年，作为汽车司机的莱特兄弟把汽油机装在飞机上，并试飞成功。 4 生态发电：不同于化石能源消费的原子能发电。例如：太阳能发电、风力发电。 5 三重矛盾的解决方法：清洁能源的开发。 6 三重问题是指：伴随着能源的消耗，以及化石能源为主体的资源需求结构会造成对地球环境的破坏。 7 到达地球表面的太阳能，是通过几乎接近真空的宇宙空间，以电磁波的形式辐射过来的。 8 为什么从地面看到蓝天的原因：因为太阳辐射进入大气层以后，太阳光中的紫外线及蓝色高能量部分，由于空气中分子的漫反射而损失，所以从地面看天空是蓝色的。 9 太阳常数：若把地球到太阳的平均距离定为1.495*108km，在没有大气吸收和散射的地方，入射方向为垂直的1cm2平面上入射可得到的太阳辐射能力，定义为太阳常数。 10 太阳能到达地球的总辐射能量应该是太阳常数与地球表面投影面积的乘积。 11 人类从地球表面采集的能源约有99.98%余下的0.02%是地热能。 12 太阳能发电的独特特点：A没有运转部件，可以安静地生产清洁能源；B维护简单，容易实现自动化和无人化；C与规模大小无关，可按一定的效率发电；D由于是模板结构，易于产生规模化效益；E用扩散光也可以发电（这也是基于量子效应发电法的优点）；F光发电是对废弃能源的有效利用。 13 用太阳能电池将太阳能直接转换为电能的“太阳光发电装置”其本身的优点是：输入的太阳光线是储量无限的，并且“免费”。 第二章 太阳能电池的原理及装置物性 1 决定半导体光学性质最重要的波段是从红外光到可见光这一范围。 2 光引起的电子跃迁“门槛值”所需的能量，是由原子规则排列产生的结晶结构中的禁带宽度所决定的。 3 为什么说半导体的光学性质一般有很大的结晶光学常数：因为在光子学领域使用的是从可见光到红外光的波段，是半导体结晶中单位能级大小的1000倍以上，所以半导体的光学性质一般有很大的结晶光学从行数。 4 光生伏特效应：在半导体被光照射、产生光传导现象时，如果由光产生的载流子在不同位置具有不均一性，或者由于pn结产生了内部载流子的话，就会因扩散或漂移效应而引起电子和空穴密度分布不平衡，从而产生电力，这一现象就叫做光生伏特效应。 5 丹倍效应：若与光照射方向平行的实验材料的厚度d与光的浸透深度相比较大时，多数的半导体会在实验材料的表面和内部之间产生电位差，这就是丹倍效应。 6 PEM效应：在引起丹倍效应的实验材料与光垂直的方向上加一个磁场，因为丹倍效应产生的扩散电流受到劳伦斯力的影响，就会产生空穴电力，这一效应就叫做PEM效应。PEM效应对于光传导效应较大、载流子移动量大的材料，表现得更为显著。 7 太阳能电池的原理：太阳能电池由于要接收太阳辐射光，所以具有很大面积的pn结二极管，引起光电效应必要的内建电场，就是利用了pn结的界面诱导电场。单晶硅太阳电池是由光透过薄的n型表面层和背面的p型层组成。光照射产生的电子-空穴对，由于pn界面间的内建静电场的作用，电子向上部电极集合、空穴向下部电极结合，在两电极间形成了内建静电场，产生了光电效应；另一方面，与照射光束密度（单位时间的光照射密度）成比例的电流，就会流到外部。 8 太阳能电池的转换效率：伊塔=（太阳能电池的输出功率/进入太阳能电池的太阳能）*100%。 9 国际电气规格标准化委员会IEC TC-82关于地面上使用的太阳能电池，定义太阳光线通过的空气质量条件为AM-1.5，输入光的功率为100mW/cm2，在负荷变化时最大电力输出与其的比值，用百分数表示，称为标称效率。 10 填充因子（FF）FF=最大输出功率/（开路电压*短路电压）。太阳能电池好坏的重要指标。 11 理论极限效率：太阳能电池的转换效率，从半导体材料的光吸收光谱求得的短路光电流密度和考虑了这种材料与太阳光谱整合限制后的转换效率，称为理论极限效率。 12 产生太阳能电池损失的主要原因：白白透过太阳能电池所用材料而不能产生载流子的部分和在表面反射或慢射损失的能力是最大的损失原因。（太阳能电池的损失包括可回收和不可回收）。 13 可以回收的能力中的损失部分大致可以分为：A由于光谱响应本来应该为有效光，却因表面反射而损失的反射损失；B由于光吸收生成的载流子中，太阳能电池的表面或者背面电极由于与环境复合造成的表面复合损失；C光生成载流子在半导体的体内复合形成的体内复合损失；D太阳能电池供给负荷的电力在电流流动时从电极