2025年太阳能电池基础知识.doc

一,基础知识

(1)太阳能電池的发電原理

太阳能電池是运用半导体材料的光電效应,将太阳能转换成電能的装置.

●半导体的光電效应所有的物质均有原子构成,原子由原子核和围绕原子核旋转的電子构成.半导体材料在正常状态下,原子核和電子紧密結合(处在非导体状态),但在某种外界原因的刺激下,原子核和電子的結合力減少,電子挣脱原子核的束搏,成為自由電子.

光鼓励

核 核

電子 空穴 電子

●PN結合型太阳能電池

電子對

太阳能電池是由P型半导体和N型半导体結合而成,N型半导体中具有较多的空穴,而P型半导体中具有较多的電子,當P型和N型半导体結合時在結合处會形成電势當芯片在受光過程中,带正電的空穴往P型区移動,带负電子的電子往N型区移動,在接上连线和负载後,就形成電流..

－＋－ N型

PN結

＋－＋

＋ －＋

－＋－

N区

－－－－－－

PN結合

＋－＋

＋－＋

－＋－

電势 ＋＋＋＋＋＋

P区

－＋－ P型

(2)太阳能電池种类

硅半导体

結晶类非晶类

單晶硅電池多晶硅電池非晶硅電池

转换效率:17%转换效率:14%转换效率:6-7%

空间用民用

民用民用

太阳能電池

3-5族化合物

電池

转换效率:24%

空间用

化合物半导体

2-6族化合物

電池

转换效率:10% 民用

1-3-6族化合物電池

转换效率:8%

※在目前的太阳能電池产品中,以硅半导体材料為主,其中又以單晶硅和多晶硅為代表.由于

其原材料的广泛性,较高的转换效率和可靠性,被市場广泛接受.非晶硅在民用产品上也有广泛的应用(如電子手表,计算器等),不過它的稳定性和转换效率劣于結晶类半导体材料.化合物太阳能電池由于其材料的稀有性和部分材料具有公害,現阶段未被市場广泛采用.

※目前太阳能電池的主流产品的材料是半导体硅,是現代電子工业的必不可少的材料,同步以氧化状态的硅原料是世界上第二大的储备物质.

※京瓷企业早在上世纪的八拾年代就认识到多晶硅太阳能電池的光阔前景和美好未来,率先启動多晶硅太阳能電池的工业化生产大门.目前已經是行业的龙頭,同步多晶硅太阳能電池也結晶类太阳能電池的主流产品(太阳能電池的70%以上).

(3)多晶硅太阳能電池的制造措施

铸

2造工

2

艺 高温冶炼

(1400度以上)

将通過還原後的金属硅原料注入铸造炉内,同時注入硅烷气体在高温熔化的同步進行化學反

冷却成锭

基片厚度(220微米)

破锭(150mm*155mm) 切片(线切割)

PN結合(正面N极,反面P极)減反膜形成

芯

片工艺

N极烧結 電极印刷(正反

通過電极,汇集電

压芯片串,并联,形成设计需要的電流(一片芯片的電

压

封装工艺

组配

叠片层压

玻璃(防冲EVA(缓冲)

芯片(发電)EVA(缓冲)背垫(防湿)

模拟光源,输出测试

边框安装

(4)太阳能電池关连的名称和含义

●转换效率

太阳能電池的转换效率是指電池将接受到的光能转换成電能的比率

输出功率

转换效率 = 100%太阳能電池板被照射的太阳能

※原则测试状态由于太阳能電池的输出受太阳能的辐射强度,温度等自然条件的影响,為了表述太阳能電池的输出和评价其性能,设定在太阳能電池板的表面温度為25度,太阳能辐射强度為1000ｗ/㎡、分光分布AM1.5的模拟光源条件下的测试為原则测试状态.

大气层

AM1

θ=90度

AM1.5(原则测定状态)

地面

θ＝41.8度

分光分布

小知识

晶硅类理论转换效率极限為29%,而目前的太阳能電池的转换效率為17%～19%,因此,太阳能電池的技术上尚有很大的发展空间.

●太阳能電池输出特性

【太阳能電池電流---電压特性(I-V曲线)】

短路電流Iｓｃ

最佳输出動作電流

電流 Ipm

最大输出動作電压

Vｐｍ

最佳動作點最大输出

最大输出(PM):最大输出電压(Vpm)最大输出電流(Ipm)開路電压(Voc):開路状态的太阳能電池端子间的電压短路電流(Isc):太阳能電池端子间的短路電流最大输出電压(Vｐｍ):最大输出状态時的動作電压最大输出電流(Ipm):最大输出状态時的動作電流

電压 開路電压

Voc

【曰照强度变化和I-V曲线】 【温度变化和I-V曲线】

1000W/㎡

0度25

0度

25度

50度

75度

600W/㎡

電流 電流

400W/㎡

電压 電压

【曰照强度—最大输出特性】 【温度-最大输出特性】

120

最100大80输60出40

%