太阳电池发电原理.ppt

太阳电池原理及参数授课时间：第19讲：太阳电池原理及参数目的要求：1、了解光伏发电的参数2、掌握光伏发电的基本原理知识点或技能点：光伏发电的基本原理重点难点：重点：光伏发电的基本原理难点：光伏发电的基本原理教学手段（含教具）：多媒体演示课外练习或训练：1、光伏发电的应用范围2、光伏发电的基本原理1.P型半导体图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生如图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。2.N型半导体图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的磷原子，红色的为多余的电子，因为磷原子周围只有5个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。3、P-N结内电场的形成多子空穴，少子自由电子多子自由电子，少子空穴多子的扩散运动内电场浓度差P型半导体N型半导体－－－－－－－－－－－－－－－－++++++++++++++++++++++++－－－－－－－－形成空间电荷区4.P-N结光伏效应NP光照射到P-N结上，产生电子-空穴对，然后在内建电场的作用下，电子被拉到N极的一端，空穴被拉到P极的一端，使P区的电势高于N区的电势，两端产生一个光生电动势，在电子、空穴的移动过程中形成光生电流，这一现象称为P-N结的光生伏打效应。PPNP内电场EPNIphPNIph上电极下电极光生电动势U2.太阳能电池发电的基本原理太阳能电池发电原理是根据P-N结的光生伏打效应，将太阳光能直接转化为电能。光伏基础——太阳电池分类按结构分类：同质结太阳电池、异质结太阳电池、肖特基结太阳电池、复合结太阳电池以及液晶太阳电池。同质节光伏电池：由同一种半导体材料所形成的PN结或梯度结称为同质结。用同质结构成的电池称为同质结太阳电池，如硅、砷化镓太阳电池。光伏基础——太阳电池分类异质结太阳电池：由两种禁带宽带不同的半导体材料形成的异质结。用异质结构成的太阳电池称为异质结太阳电池，如氧化锡/硅太阳能电池、硫化亚铜/硫化镉太阳电池、砷化镓/硅太阳电池等。01肖特基结太阳电池：利用金属-半导体界面的肖特基势垒构成的光伏电池，也称为MS太阳电池，如铂/肖特基太阳电池、铝/肖特基太阳电池等。其原理是基于金属-半导体接触时，在一定条件下产生整流接触的肖特基效应。02多结太阳电池：由多个P-N结形成的调养电池，又称复合结太阳电池，有垂直多结太阳电池、水平多结太阳电池等。液结太阳电池：用浸入电解质中的半导体构成的太阳电池，也称为光电化学电池。按材料分类：晶体硅太阳电池（非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、纳晶硅薄膜太阳电池）、硒光电池、化合物太阳电池（硫化镉，硒铟铜，碲化镉，砷化镓太阳电池）以及染料太阳电池。光伏基础——太阳电池分类光伏基础——太阳电池分类光伏基础——太阳电池分类常规晶体硅太阳电池单晶硅太阳电池实验室最高效率：24.7%商业化批量生产效率：17%多晶硅太阳电池实验室最高效率：20.3%商业化批量生产效率：16%光伏基础——太阳电池分类光伏基础——太阳电池分类非晶硅/微晶硅双叠层太阳电池背面电极n-GaAs衬底n-GaAs缓冲区n-GaAs基区P-GaAs发射区P-AIGaAs窗口层P-GaAs帽层减反射膜正面电极有帽层PPNN型GaAs太阳电池结构示光伏基础——太阳电池分类光伏基础——太阳电池分类FirstSolar碲化镉(CdTe)薄膜太阳电池光伏基础——太阳电池分类CIGS太阳电池结构光伏基础——太阳电池分类DSSC太阳电池结构1.标准测试条件光源辐照度：1000W/m2；是标准测试太阳能电池的光线入射强度。测试温度：25±20C；AM1.5地面太阳光谱辐照度分布。AM的意思是air-mass定义是：Path-lengththroughtheatmosphererelativetoverticalthicknessoftheatmosphere。就是光线通过大气的实际距离比上大气的垂直厚度AM=1/cosφ,其中φ=48.2o光伏基础——太阳电池参数光伏基础——太阳电池参数伏安(I-V)特性曲线1不同辐照度下电池的I-V特性曲线2光伏基础——太阳电池参数开路