_第三章光伏材料物理概述.ppt

光强 我国太阳能光伏发电方面的支持重点： ①提高太阳电池能量转换效率的新概念、新机制研究。 ②光伏材料开发与性能改善。 ③光伏器件结构设计。 ④光伏材料和器件的制备与表征技术。 ⑤光伏系统及规模化利用相关的原理性、基础性、前瞻性问题。 我国将建设较大规模的太阳能光伏电站和太阳能发电电站，到2010年，建成大型并网光伏电站总容量2万千瓦，太阳能热发电总容量达到5万千瓦。到2020年，建成大型并网光伏电站总容量20万千瓦，太阳能热发电总容量达到20万千瓦。 第一部分：主要介绍一下光电效应的定义、种类和各种类型光电效应的实际应用。 第二部分：主要介绍太阳电池的研发背景：为什么要开发新能源；太阳能电池与其他新能源相比具有哪些优点； 第三部分：光伏效应的基本原理：包括p-n结的形成、光伏效应的过程、太阳电池的等效电路和基本参数、硅太阳电池的工业生产简介 。 第四部分：太阳电池的发展历程：从第一个太阳电池开始介绍太阳电池的开发历程，不同的发展阶段同时也代表着太阳电池的不同种类。其中包括马丁.格林的太阳电池的三代理论、太阳电池和发光二极管LED的区别、基于光电化学效应的染料敏化太阳电池等相关知识。 第五部分：介绍基于高成本效益、高稳定性和易工业化的杂化太阳电池的研究现状 第六部分：太阳电池的应用现状、聚合物薄膜太阳电池工业化的研究、技术发展的三个主要准则和未来的展望。 光生伏特效应又可分为dember效应（即pn结光伏效应、光生扩散photodiffusion效应、贝勒斯效应、光电磁效应和俄歇效应。 光敏电阻：又叫光导管，将其接到外电路中，若改变光照射时将改变光敏电阻的阻值，主要材料是Si、Ge、II-VI族和III-V族化合物及部分有机物，可分为紫外光、可见光、红外及远红外敏感的光敏电阻，主要应用于照相机、光度计、光电自动控制、辐射测量、红外成像和红外通信等技术的光辐射接受器件。 光电二极管diode：加反向偏压的pn结二极管，在没有光照射时，反向电阻很大，反向电流（暗电流）很小，处于截止状态；当光照射在PN结上时，PN结附近产生的电子空穴对在反向偏压和内电场作用下作定向运动，处于导通状态，形成光电流。光照强度越大，光电流越大。与光伏器件的主要区别在于具有反向偏置电压，掺杂浓度低，电阻大，受光面积小。主要应用于光电探测器中，实现光电转换，一般需要放大装置。 光电三极管triode：是一种光产生电流并进行放大的器件，有三个部分组成，入射光在基区b中激发出电子与空穴，在基区漂移场的作用下，电子被拉向集电区c，而空穴被积聚在靠近发射区e的一边，其结果相当于在发射区两端加上一个正向电压，从而引起了电子注入的增加。主要应用于光电控制和光开关，电流达到mA级。 满带：filled band。完全被电子占据的能带，根据泡利不相容原理，满带是不导电的。 空带：没有电子占据的带。 导带：Conduction Band。部分被占据的能带。 价带：Valence Band。原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。 它既可以是满带，也可以是导带。如在金属中是导带，所以金属能导电，在绝缘体和半导体中是满带，所以它们不能导电 . 禁带Forbidden Band：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带 。 * 对于我们来说，关键不是弄清楚光电效应和光伏效应到底有没有区别，关键是深刻了解各自的本质。 Dember效应又叫photodiffusion效应，光扩散效应。光电化学效应：photoelectronchemical效应。 所以染料敏化太阳电池可以称作太阳电池，solar cells，而不叫光伏电池，photovoltaic cells、photovoltaic devices或photovoltaics。 直接：光伏电池只是太阳电池的一种，除了染料敏化太阳电池，还可以利用太阳能的光热作用制作太阳电池等。 光电二极管（也称光敏二极管）是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时产生电子---空穴对，称为光生载流子。它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大，叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。 发光二极管根据活性层发光性质的不同可以发出不同颜色的光，磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，氮化镓发蓝光 ，以及作为照明用的白色等。到了2015年，90%的OLED材料将用在照明OLED方面。 漂移运动是载流子在电场力的作用下的定向运动，而扩散运动是载流子由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。当PN结加正向偏压时