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太阳能电池材料ppt整理
太阳能电池材料
周京明
2011年3月
第一章 太阳能和光电转换
太阳能
太阳能辐射和吸收
太阳能光电研究和应用历史
太阳电池的研究和开发
太阳能
太阳是距离地球最近的恒星,是由炽热气体中组成的巨大球体,主要由氢和氦组成。其中氢占80%,氦占19%,直径约1.39X106KM,是地球的109倍,体积和质量分别是地球额的130万倍和33万倍,中心温度约为107K,表面温度5800K。
太阳内部处于高温高压状态,不停地进行着热核反应,将氢聚变成氦。据测算,每秒钟大约有6X1011KG的氢转变成氦,净质量亏损约为4X103KG。
太阳能
根据爱因斯坦相对论,通过聚变反应,质量可以转化为能量,即:
E=MC2
由上式可知,1G物质大约可以转化为9X103 J的能量。因此巨大的能量不断地从太阳向宇宙辐射,达到3.6X1020MW/S,其中大约有22亿分之一的能量辐射到了地球,经过大气层的吸收、反射和散射,大约有70%的能量辐射到了地面。
太阳能
尽管太阳能只有很小一部分辐射到地球,但数量仍然是巨大的,据测算,每年辐射到地球的表面的太阳能能量大约为1.8X1018kwh,相当于1.3X106亿吨标准煤,是地球年耗费能量的几万倍。
太阳能资源的风度通常使用全年辐射总量(单位为Kcal/m2٠a或KW/m2٠a)和全年日照总时数来表示,它的分布于各地的纬度海拔高度地理和气候条件等紧密相关。
太阳能
就全球而言,以非洲、澳大利亚、中东、中国西藏和美国西南部的太阳能资源最为丰富。
就我国而言,2/3的地区去太阳能辐射总量大于5024MJ/(m2٠a),年日照时数在2000小时以上。除四川盆地及毗邻地区以外,我国绝大部分地区的太阳能资源超过或相当于国外同纬度地区,由于欧洲和日本。其中青藏高原的太阳能辐射总量达7000~8374MJ/(m2٠a),年日照时数在3200~3300小时,是我国太阳能资源最好的地区。
太阳能辐射及吸收
当太阳管照射到地球时大约有30%的能量被吸收反射或散射,只有约70%的光线以直射光或散射光的形式到达地球表面。到达地球表面的光线一部分被表面物体所吸收,另外一部分又被反射回大气层。
太阳能入射地面时的情况见下图所示:
太阳光入射地面示意图
太阳能辐射及吸收
太阳能常数——太阳光在其到达地球的平均距离处的自由空间中的辐射强度,取值为1353W/M2。
大气质量——大气对地球表面接收太阳光的影响程度,以AM表示。
AM=1/cosθ, θ为太阳光入射角与地面的夹角。
太阳能辐射及吸收
大气质量为零的状态(AM0)——指在地球外空间接收太阳光的情况。
大气质量为1的状态(AM1)——指太阳光直接垂直照射到地球表面的情况,相当于晴朗下日在海平面上所承受的阳光。其值大约为925W/M2。
当θ=48.2%时,大气质量定义为AM1.5,指典型晴天太阳光照射到一般地面的情况,其辐射总量为1W/M2,常用于太阳电池和组件效率测试的标准。
太阳能光电研究和应用历史
太阳能是极具潜力的清洁能源,与煤、石油及核能相比,具有独特的特点:
没有使用矿物燃料或和燃料时产生的有害废渣和气体,不污染环境;
没有地域和资源的限制,有阳光的地方到处都可以利用,使用方便安全;
能源没有限制,属于可再生能源。
太阳能辐射计吸收
太阳能辐射计吸收
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