南京工业大学光伏工程考试试题及答案

一、太阳能电池直流模型等效
电路图，各部分含义
R sh：为考虑载流子产生与复合以及
沿电池边缘的表面漏电流而设计
的一个等效并联电阻。

Rs：为扩散顶区的表面电阻、电池体电阻及上下电极之间的欧姆电阻等复合得到的等效串联电阻。

U：太阳电池两端的输出电压。

I：流过太阳电池单位面积的电流。

I ph:光生电流。

I d：二极管电流（暗电流）。

二、简述直拉法制备单晶硅的工艺要点
①多晶硅的装料和熔化(熔料)
将坩埚内多晶料全部熔化
a.粉碎至适当大小
b.装料时，底部不能有过多的空隙，不能碰到坩埚上边沿
c.抽真空，充入保护气
d.加热温度高于1412℃
②(引)种晶
将籽晶放下经烘烤后，使之接触熔体，籽晶向上提拉，控制温度使熔体在籽晶上结晶；
③缩颈目的在于减少或消除位错，获得无位错单晶。

④放肩使单晶长大到所需要的直径尺寸。

⑤等径单晶保持圆柱形生长.
⑥收尾将单晶直径逐渐缩小，最后呈锥形，以避免位错反延伸。

三、简述多晶硅的制备方法
答:多晶硅生产主要有两种方法：铸锭多晶硅与硅带法。

铸锭多晶硅：将熔化的硅注入石墨坩埚中，经过定向凝固（布里奇曼法，热交换法，电磁连铸法，浇铸法）即可获得掺杂均匀，晶粒较大，呈纤维状的多晶硅铸锭。

硅带法：在熔融状态下的硅两侧置有高熔点金属丝或其他丝状材料作为支撑，通过两边丝状材料拉出的熔融液面附着两丝中间，冷却后直接成为膜状多晶硅。

四、简述光伏控制器的基本功能
光伏控制器应具有以下基本功能： a) 防止蓄电池过充b) 防止蓄电池过放c) 提供负载控制的功能d) 光伏控制器工作状态信息显示 e) 防雷功能f) 防反接功能
设计时还可根据需求设计带有数据传输接口或是信息化显示或联网控制等功能。

五、简述影响晶体硅太阳能电池效率的因素
答案一①禁带宽度Eg（某一定值出现峰值）②.温度（T↑h↓）③少子复合寿命（越长越好）④光强（聚光效果↑h↓）⑤掺杂浓度及剖面分布⑥表面复合速率（较低较好）⑦串联电阻（Rs较小较好）⑧金属栅线和光反射（金属栅线s↓光反射↑h↑）。

答案二①光学损失，包括电池前表面反射损失、接触栅线的阴影损失以及长波段的非吸收损失。

②电学损失，它包括半导体表面及体内的光生载流子复合、半导体和金属栅线的接触电阻，以及金属和半导体的接触电阻等的损失。

这其中最关键的是降低光生载流子的复合，它直接影响太阳能电池的开路电压。

光生载流子的复合主要是由于高浓度的扩散层在前表面引入大量的复合中心。

此外，当少数载流子的扩散长度与硅片的厚度相当或超过硅片厚度时，背表面的复合速度对太阳能电池特性的影响也很明显。

六、请画出二氧化钛作为电极的染料敏化太阳能电池结构及二氧化钛的作用
a)纳米TiO2在电池中起着重要作用，其结构性能决定染料吸附的多少。

膜厚在
10-15um是一个最优化的厚度，光电转换效率能达到最大值。

b)纳米TiO2对光的吸收、散射、折射产生重要影响，光照下太阳光在薄膜内被染
料分子反复吸收，大大提高染料分子的光吸收率。

c)纳米TiO2薄膜对染料敏化太阳能电池中电子传输和界面复合起着很重要作用，
影响光电流的输出。

七、请画出砷化镓薄膜太阳能电池的结构及每层作用
八、请简述晶体硅太能能电池制备的主要工序
①制作绒面（单晶硅：用化学腐蚀剂进行表面腐蚀;多晶硅：酸腐蚀法，活性离子刻蚀法，
机械刻槽法，激光刻槽法）
②扩散制结（源扩散，热扩散）
③去边刻蚀
④去磷硅玻璃
⑤制作减反射膜
⑥制作电极
⑦性能测试
九、请阐述太阳电池的工作原理
太阳电池是将光能转化为电能的半导体光伏原件，当有光照射时，在太阳电池上下极之间会有一定的电势差，用导线连接负载，会产生直流电
①光子被吸收，使得在PN结的P侧和N侧两边产生一定的电子空穴对
②在离开PN结一个扩散长度以内产生的电子空穴通过扩散到达空间电荷去区.
③电子空穴对被电场分离，因此，P侧电子从高电位滑落至N侧，而空穴沿相反方向移动。

④在PN结识开路的，则在结两边积累的电子和空穴产生开路电压，若有负载连接到电池上，
在电路中将有电流传导。

十、请简述太阳能发电系统的主要部件以及基本功能
①太阳电池方阵（最主要部件）：将光能转化为电能。

②二极管a）阻塞二极管：串联在太阳电池方阵中，起单向导通作用。

b）旁路二极管：并
联在每个太阳电池组件两端用来避免某个组件发生故障而对其他组件产生影响。

③储能装置：储存方阵在有日照时发出的多余电能，供晚间或阴雨天使用。

④控制器：对光伏系统进行管理和控制。

⑤逆变器：将直流电转换为交流电供给负载使用。

十一、试述太阳能发电的优缺点及应用和发展趋势
优点：
① 太阳能取之不尽用之不竭。

②随处可得，就近供电，避免长距离传输损失。

③不用燃料，运行成本低。

④太阳能发电没有运动部件不易损坏，维护简单，适合无人值守使用。

⑤不产生废弃物，无公害无污染，清洁能源。

⑥太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，可根据负荷增减太阳电池方阵容量，避免浪费。

缺点：
①地面应用时有间歇性和随机性，发电量与气候条件有关。

如随时为负载供电，需配备储能
装置。

②能量密度较低。

标准条件地面上接收到的太阳辐射强度为①000W/m②
占地面积大。

③目前价格较高，初始投资大。

应用：
离网非户用系统中①光伏水泵。

②太阳能风帽。

③通信电源。

④离网电源（航标灯，石油天然气管道阴极保护电源，光伏应用产品等）。

⑤防灾减灾电源。

⑥交通工具电源(太阳能飞机，游船，汽车等)。

⑦照明电源（路灯，草坪灯等）。

离网用户系统中作为无电场所中家庭用电（别墅，度假屋等）。

分布式，集中式并网，将太阳能发电与电网相连，还有混合发电系统。

特殊应用：光伏与建筑一体化；光伏声屏障系统；空间光伏电站。

发展趋势：
随着常规能源减少，国际油价飙升，人们对环境愈发重视。

必须改变能源消费结构，开发太阳能已成为共识。

太阳能在相当长的时间内将会保持快速发展的趋势，未来肯定会在能源结构中份额不轻。

到21世纪末，太阳能将会成为主要能源。