太阳能光伏技术太阳能概况光伏效应太阳能电池多晶硅.DOC

太阳能光伏技术 1．太阳能概况 2．光伏效应 3．太阳能电池 4．多晶硅及其他光电转换材料 5．晶体硅太阳电池及材料 6．非晶硅太阳电池 7．非晶硅 (ａ-硅)太阳能技术 8．多晶薄膜与薄膜太阳电池 9．多晶硅薄膜太阳电池 10．世界太阳能开发利用现状 11．21世纪我国太阳能利用发展趋势 12．国内外太阳电池和光伏发电的进展与前景 13．20世纪太阳能科技发展的回顾与展望 14．光伏板 ：与太阳一同升起的希望 15．光伏水泵系统 16．光伏发电系统中逆变电源的原理与实现 17．平板玻璃工业新技术 18．热壁外延（HWE）在导电玻璃上生长GaAs 19．科普知识 20．科普童话：太阳公公发电 一．太阳能概况 太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。 二十世纪50年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出6％的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。 70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。1973年，美国制定了政府级的阳光发电计划，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。日本在70年代制定了“阳光计划”，1993年将“月光计划”（节能计划）、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。 二十多年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。 二．光伏 光生伏特效应简称为光伏效应，指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。 ??? 产生这种电位差的机理有好几种，主要的一种是由于阻挡层的存在。以下以P-N结为例说明。 P-N结 P-N结的形成： P区和N区。由于杂质的激活能量ΔE很小，在室温下杂质差不多都电离成受主离子NA-ND+。在PN区交界面处因存在载流子的浓度差，故彼此要向对方扩散。设想在结形成的一瞬间，在N区的电子为多子，在P区的电子为少子，使电子由N区流入P区，电子与空穴相遇又要发生复合，这样在原来是N区的结面附近电子变得很少，剩下未经中和的施主离子ND+P区扩散到N区后，由不能运动的受主离子NA-P区与N区界面两侧产生不能移动的离子区（也称耗尽区、空间电荷区、阻挡层），于是出现空间电偶层，形成内电场（称内建电场）此电场对两区多子的扩散有抵制作用，而对少子的漂移有帮助作用，直到扩散流等于漂移流时达到平衡，在界面两侧建立起稳定的内建电场。P-N结能带与接触电势差： EF；在远离结区的部位，EC、EF、Eν之间的关系与结形成前状态相同。 ??? 从能带图看，N型、P型半导体单独存在时，EFNEFP有一定差值。当N型与P型两者紧密接触时，电子要从费米能级高的方向费米能级低的一方流动，空穴流动的方向相反。同时产生内建电场，内建电场方向为从N区指向P区。在内建电场作用下，EFNN区能带一起下移，EFPP区能带一起上移，直至将费米能级拉平为EFN=EFPN型、P型半导体单独存在时费米能级之差： qUD=EFN-EFP UD=(EFN-EFP)/q q：电子电量 UD 对于在耗尽区以外的状态： UD=(KT/q)ln(NAND/ni2) NA、ND、ni：受主、施主、本征载流子浓度。 可见UD与掺杂浓度有关。在一定温度下，P-N结两边掺杂浓度越高，UD越大。 ni较小，故UD也大。 P-N结 P-N结光电效应： P-N结受光照时，样品对光子的本征吸收和非本征吸收都将产生光生载流子。但能引起光伏效应的只能是本征吸收所激发的少数载流子。因P区产生的光生空穴，N区产生的光生电