太阳能电池温度特性图文说明
光伏太阳能电池基本知识PPT课件
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太阳能电池的种类（按材料的种类区分）
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各种太阳能电池的效率（实验室电池）
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太阳能电池的发展趋势
太阳能电池发展瓶颈：效率、稳定性、成本。 以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为29%，按目前的技术路线， 提升效率的难度已经非常大。 薄膜太阳能电池由于具有大面积沉积、低材料消耗及可在低成本基板上制作，有较大 的成本下降潜力的优点，其发展前景非常看好，成为阶段发展研究的重点。 第三代太阳能电池不断出现：染料敏化纳米晶太阳能电池成本仅为常规电池的1/8至 1/10。
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太阳辐射——太阳辐照数据
重要的太阳辐射数据来源是从卫星图像上测得的太阳辐射。这些图像提供了特定 地区的云层覆盖水平的信息。云层覆盖水平的相关信息可以用来估算当地的日照度。
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第三节 半导体基本知识
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半导体基本知识
半导体，指常温下导电性能介于导体与绝 缘体之间的材料。
半导体材料可以来自元素周期表中的Ⅴ族 元素，或者是Ⅲ族元素与Ⅴ族元素相结合（叫 做Ⅲ -Ⅴ型半导体 ），还可以是Ⅱ族元素与Ⅵ 族元素相结合（叫做Ⅱ -Ⅵ型半导体 ）。硅是 使用最为广泛的半导体材料。
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为什么要研究太阳能电池
1、化石燃料终将枯竭，太阳能是地 2、环境污染日益严重。 球上大多数能源的终极来源。
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可再生能源简介
目前人类可利用的新能源包括太阳能、风能、地热能、水能、海洋能等。
太阳能发电
太阳能是最为 理想的可再生 能源和无污染能源。水力Leabharlann 电风力发电地热能发电
潮汐发电
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太阳能电池的原理
A M co s 0 .50（ 5 9 1.0 7 67 2 9） 9 1 .3 .563 64
太阳能电池各参数的含义PPT课件
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太阳电池原理----基本原理
N型半导体
P型半导体
漂移中和 1，在P型区域和N型区域的交接区域,多数载流子相互吸引,漂移中和,最终 在交接区域形成一个空间电荷区（即内建电场区）.在内建电场区电场方 向是由N区指向P区.
qDn
dnp dx
.........................................(2 7)
dnp dt
GL
U p
1 q
dJn dx
...........................................(2 8)
d dx
q r0
(ND
NA
p
n)...................................(.2
JSC JL Nph
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太阳电池测试原理----光电流和光
电2,光压电压
由于光照而在电池两端出现的电压称为光电压.它像外加于pn结
的正偏一样,与内建电场方向相反,这光电压减低了势垒的高度,而
且使耗尽区变薄.太阳电池开路状态的光电压称为开路电压UOC光 电压.
在开路状态下,有光照时,内建电场所分离的光生载流子形成由n
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太阳电池原理
不同波长的光所产生的Isc
1，对于光波长λ≈1.1μm，α=2000m-1（吸收深度δ=1/ α=500μm）,
求得Isc=20mA. 2，对于强吸收的光波长λ≈0.83μm， α=10 × 105m-1（吸收深度
太阳电池的工作原理和基本特性_图文.
第一章太阳电池的工作原理和基本特性1.1 半导体物理基础1.1.1 半导体的性质世界上的物体如果以导电的性能来区分，有的容易导电，有的不容易导电。
容易导电的称为导体，如金、银、铜、铝、铅、锡等各种金属；不容易导电的物体称为绝缘体，常见的有玻璃、橡胶、塑料、石英等等；导电性能介于这两者之间的物体称为半导体，主要有锗、硅、砷化镓、硫化镉等等。
众所周知，原子是由原子核及其周围的电子构成的，一些电子脱离原子核的束缚，能够自由运动时，称为自由电子。
金属之所以容易导电，是因为在金属体内有大量能够自由运动的电子，在电场的作用下，这些电子有规则地沿着电场的相反方向流动，形成了电流。
自由电子的数量越多，或者它们在电场的作用下有规则流动的平均速度越高，电流就越大。
电子流动运载的是电量，我们把这种运载电量的粒子，称为载流子。
在常温下，绝缘体内仅有极少量的自由电子，因此对外不呈现导电性。
半导体内有少量的自由电子，在一些特定条件下才能导电。
半导体可以是元素，如硅（Si）和锗（Ge），也可以是化合物，如硫化镉（OCLS）和砷化镓（GaAs），还可以是合金，如GaxAL1-xAs，其中x为0-1之间的任意数。
许多有机化合物，如蒽也是半导体。
半导体的电阻率较大（约10-5ρ107m），而金属的电阻率则很小（约10-810-6m），绝缘体的电阻率则很大（约ρ108m）。
半导体的电阻率对温度的反应灵敏，例如锗的温度从200C升高到300C，电阻率就要降低一半左右。
金属的电阻率随温度的变化则较小，例如铜的温度每升高1000C，ρ增加40%左右。
电阻率受杂质的影响显著。
金属中含有少量杂质时，看不出电阻率有多大的变化，但在半导体里掺入微量的杂质时，却可以引起电阻率很大的变化，例如在纯硅中掺入百万分之一的硼，硅的电阻率就从2.14103m减小到0.004m左右。
金属的电阻率不受光照影响，但是半导体的电阻率在适当的光线照射下可以发生显著的变化。
2太阳能电池原理及结构
2太阳能电池原理及结构2.1太阳能电池基本原理如图2.1所示为典型太阳能电池的简单示意图。
该电池受光面为高浓度掺杂的狭窄N区。
耗尽层(宽度W)一直延伸到P区，并在耗尽层形成一内建电场E。
0把连接N区的电极做成栅形或指形以提高光的吸收率和减小电池的表面电阻，在电池表面镀一层减反射膜以提高太阳光的利用率。
当光照射在电池上时，由于N区(宽度L)比较狭窄，能量大于禁带宽度Eng的大部分光子在耗尽层和P区(宽度L)被吸收，产生光生电子一空穴对 (EHP)。
ps在耗尽层的光生EHP立即被内建电场所分离，电子漂移到达N区形成负极性区s 域，同时空穴漂移到达P区形成正极性区域，于是通过接线在PN结两端形成了开路电压V。
如果连接了负载，那么N区的大量电子经过外电路工作，然后oc 到达P区与大量空穴复合。
其中，内建电场对分离光生EHP，在N区积累大量s[6]-[10]电子，在P区积累大量空穴起了关键作用。
因为没有电场的缘故，在P区被吸收的长波长光子激发的EHPs只能扩散到一定的区域。
则电子的平均扩散长度L可由( 2.1)表示，其中D为电子在P区的ee 扩散系数。
L,2D, eee(2.1)离耗尽层的距离在L范围内的那些电子能扩散到内建电场，并在内建电场e 的作用下漂移到N区，因此在P区产生的光生EHPs中，只有那些离耗尽层距离在L范围内的的少数 e图2.1 太阳能电池工作原理载流子(电子)才对光伏效应起作用。
一旦电子被扩散到耗尽区域，它将被E扫到oN区，增加该区的负电荷，空穴留在P区增加该区的正电荷。
而那些离耗尽层的长度大于L的光生EHPs都被复合损失掉了。
正因为此，少数载流子的扩散长度eL要尽可能的长，又由于在半导体硅中电子的扩散长度要比空穴长，所以这里选e择了以P区产生的电子为少数载流子的硅PN结。
同样，在N区由短波长光子激发产生的EHPS中只有那些离耗尽层距离小于扩散长度L的少数载流子(空穴)h 能到达耗尽层并被内建电场分离到P区。
太阳能电池的参数精选PPT
二、太阳能电池的主要技术参数
(2) 开路电压
在一定的温度和辐照度条件下， 太阳电池在空载（开路）情况下的 端电压，也就是伏安特性曲线与横 坐标的交点所对应的电压，通常用 Uoc来表示。
太阳能电池的参数
. 提纲 一、太阳能电池的等效电路 二、太阳能电池的主要技术参数
一、太阳能电池的等效电路
(1) .理想的太阳电池等效电路 理想的太阳电池等效电路如图所示。 当连接负载的太阳电池受到光照射时，
太阳电池可看做是产生光生电流Iph的恒 流源。
与之并联的有一个处于正偏置下的二 极管，通过二极管P-N结的漏电流ID称为 暗电流，是在无光照时，由于外电压作用 下P-N结内流过的电流，其方向与光生电 流方向相反，会抵消部分光生电流。
的极限输出功率值；
AkT I AkT I 理想的太阳电池等效电路
ph
U ln( 1) ln 实Im际Um的—o 太c —阳最电大池输等出效功电率路。如图所示。
q I q I 有些光伏系统采用“最大功率跟踪器”，可0在一定程度上增加输出的电能。
ph 0
实际的太阳电池等效电路如图所示。
二、太阳能电池的主要技术参数
一、太阳能电池的等效电路
(1) .理想的太阳电池等效电路
暗电流ID表达式为： IDI0(eqU/(AkT)1)
式中 I0——反向饱和电流，在黑暗中通 过P-N结的少数载流子的空穴电流和电子电 流的代数和； U——等效二极管的端电压； q——电子电量； T——绝对温度； A——二极管曲线因子，取值在1~2之间。
因此，流过负载两端的工作电流为： I Ip h ID Ip h I0 (e q U /(A k T ) 1 )
3.太阳能电池基本特性
太阳能电池的基本特性1、太阳能电池的基本特性太阳能电池的基本特性有太阳能电池的极性、太阳电池的性能参数、太阳能电池的伏安特性三个基本特性。
具体解释如下1、太阳能电池的极性硅太阳能电池的一般制成P+/N型结构或N+/P型结构，P+和N+，表示太阳能电池正面光照层半导体材料的导电类型；N和P,表示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。
太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。
2、太阳电池的性能参数太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。
这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。
3 太阳能电池的伏安特性P-N结太阳能电池包含一个形成于表面的浅P-N结、一个条状及指状的正面欧姆接触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正面的抗反射层。
当电池暴露于太阳光谱时，能量小于禁带宽度Eg的光子对电池输出并无贡献。
能量大于禁带宽度Eg的光子才会对电池输出贡献能量Eg,大于Eg的能量则会以热的形式消耗掉。
因此,在太阳能电池的设计和制造过程中, 必须考虑这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响。
2、有关太阳电池的性能参数1、开路电压开路电压UOC即将太阳能电池置于100 mW/cm勺光源照射下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。
2、短路电流短路电流ISC:就是将太阳能电池置于标准光源的照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流。
3、最大输出功率太阳能电池的工作电压和电流是随负载电阻而变化的，将不同阻值所对应的工作电压和电流值做成曲线就得到太阳能电池的伏安特性曲线。
如果选择的负载电阻值能使输出电压和电流的乘积最大，即可获得最大输出功率，用符号Pm表示。
此时的工作电压和工作电流称为最佳工作电压和最佳工作电流，分别用符号Um和Im 表示。
4、填充因子FF太阳能电池的另一个重要参数是填充因子FF,他是最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比。
FF是衡量太阳能电池输出特性的重要指标，是代表太阳能电池在带最佳负载时，能输出的最大功率的特性，其值越大表示太阳能电池的输出功率越大。
太阳能电池的基本特性与性能参数
太阳能电池的基本特性与性能参数太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。
能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。
它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。
P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。
当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。
这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。
太阳能电池的基本特性太阳能电池的基本特性有太阳能电池的极性、太阳电池的性能参数、太阳能电池的伏安特性三个基本特性。
具体解释如下1、太阳能电池的极性硅太阳能电池的一般制成P+/N型结构或N+/P型结构，P+和N+，表示太阳能电池正面光照层半导体材料的导电类型；N和P，表示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。
太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。
2、太阳电池的性能参数太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。
这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。
3 太阳能电池的伏安特性P-N结太阳能电池包含一个形成于表面的浅P-N结、一个条状及指状的正面欧姆接触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正面的抗反射层。
当电池暴露于太阳光谱时，能量小于禁带宽度Eg的光子对电池输出并无贡献。
能量大于禁带宽度Eg的光子才会对电池输出贡献能量Eg，大于Eg的能量则会以热的形式消耗掉。
因此，在太阳能电池的设计和制造过程中，必须考虑这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响。
有关太阳电池的性能参数1、开路电压开路电压UOC：即将太阳能电池置于100 mW/cm2的光源照射下，在两端开路时，太阳能电池的输出电压值。
2、短路电流短路电流ISC：就是将太阳能电池置于标准光源的照射下，在输出端短路时，流过太阳能电池两端的电流。
太阳能电池的温度特性研究
獭
毒
太 阳 能 电池 的 温 度 特 性 研 究
吴 国盛 ， 闻 腾， 王振文 ， 刘 淑平 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ） （ 太原科 技大学 应用科学院 ，山西 太原
摘 要 ：温度是 影响太 阳能 电池转化效 率的一个 重要 因素。文章 详细研 究 了温度对 太 阳能 电池材料 选取 、 输 出特 性 、
工作 结 区温 度 可 以达 到 １ ０ ０ ℃ ＿ ２ Ｊ 。 因此 ， 有 必 要 研 究
在 电池 工 作 温度 范 围 内， 分 别在 ２ ５ ０ Ｋ， ３ ０ ０ Ｋ， ３ ５ ０ Ｋ下 ， 计算 转 化 效 率 与 带 隙 的关 系 ， ＭＡＴＬ ＡＢ模 拟结 果如 图 １ 。
不 同温 度下 材料 带 隙与转 化 效率 的关 系 。通 常太 阳辐 射认 为 是 ５ ７ ７ ８ Ｋ 的黑体辐 射 ， 由斯 忒 藩一 波 尔 兹 曼 定
律 可 以求得 太 阳表 面 的辐 照 度 为 ７ － ４ ， 在 地 面上 由于
太 阳半 角 的 限制 ， 地球表面接受的辐射 为 厂 ｗ 。 ７ － ４ ， 其 中． 厂 ｗ＝２ ． １ ６ ｘ １ ０ ＿ ３ ］ ， 假设 ： 能量 Ｅ ＞Ｅ ｇ的光 子全 部 被
唯 一复 合机 制 。
＝ ＝ ：
。
三
一
（ １ ）
（ ３ ）
（ ４ ）
㈤
电池 能否 工作 良好 ， 这 涉及 到 电池 的材料 、 结 构 和外部 条 件等 因素 的影 响 。温 度 是影 响 电池效 率 的一个 重要 外 部 条件 。因此 ， 本 文对 温 度 如 何 影 响 电池 特 性进 行 了理论 研 究 ， 为 电池 的设 计 和实 验提 供一 定依 据 。
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太阳能电池温度特性图文说明
除了太阳能电池的光谱特性外，温度特性也是太阳能电池的一个重要特征。
对于大部分太阳能电池，随着温度的上升，短路电流上升，开路电压减少，转换效率降低。
下图3-6为非晶硅太阳能电池片输出伏安特性随温度变化的一个例子。
0°C
25°C 50°C 75°C
I(A)P(V)
0°C
25°C 50°C 75°C I-V 特性曲线
P-V 特性曲线
图
3-6不同温度时非晶硅太阳能电池片的输出特性
下表2给出了单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池输出特性的温度系数(温度变化1℃对应参数的变化率，单位为：%/℃)测定的一次实验结果。
可以看出，随着温度变化开路电压变小，短路电流略微增大，导致转换效率的变低。
单晶硅与多晶硅转换效率的温度系数几乎相同，而非晶硅因为它的间隙大而导致它的温度系数较低。
表3-3 单晶硅与非晶硅电池特性
(表中的数值表示温度变化1℃的变化率（%/℃）)
在太阳能电池板实际应用时必须考虑它的输出特性受温度的影响，特别是室外的太阳能电池，由于阳光的作用，太阳能电池在使用过程中温度可能变化比较大，因此温度系数是室外使用太阳能电池板时需要考虑的一个重要参数。