3.太阳光伏电池的原理与基本结构
太阳能光伏电源系统的原理及组成
太阳能光伏电源系统的原理及组成1.太阳能电池板：太阳能电池板是光伏电源系统的核心部分。
它由多个光伏电池组成，每个电池由两片不同材质的半导体（通常是硅）层组成。
当阳光照射到电池板上时，电池板会产生电流，这种效应称为光伏效应。
2.逆变器：太阳能电池板产生的电流是直流电，而我们家庭和工业用电是交流电。
逆变器的作用是将直流电转换为交流电，并将电压和频率调整为符合使用要求。
3.蓄电池：太阳能光伏电源系统通常还包括一个蓄电池组。
蓄电池用于存储太阳能电池板产生的电能，以备不太充足的太阳能供应或夜间使用。
4.控制器：控制器用于监测和控制光伏系统的工作状态。
它可以监测电池和光伏板的电压和电流，并防止电池过充或过放。
5.电源管理器：电源管理器用于管理光伏系统的运行，并将太阳能电池板和电网连接起来。
它可以自动选择太阳能电池板或电网的电源，以确保系统持续供电。
6.电网连接：太阳能光伏电源系统可以与电网连接，以便在太阳能供应不足时从电网获取电能，或将多余的电能发送回电网。
7.直流负载和交流负载：光伏电源系统可以为直流负载和交流负载供电。
直流负载可以直接使用太阳能电池产生的直流电，而交流负载需要通过逆变器将直流电转换为交流电。
光伏电源系统的工作原理是，当太阳光照射到太阳能电池板上时，光子会激活电池板上的电子，使其从一个半导体层跃迁到另一个半导体层，从而产生电流。
这个过程称为光电效应或光伏效应。
然后，电流经过逆变器被转换为交流电，以满足各种电器设备的使用需求。
同时，多余的电能可以存储在蓄电池中，以备不时之需。
总结起来，太阳能光伏电源系统利用光伏效应将太阳的辐射能转化为电能，通过逆变器将直流电转换为交流电，并通过蓄电池存储和供应电能。
它是一种环保、可再生的能源转换系统，被广泛应用于家庭、企业和公共场所。
太阳能电池基本工作原理
太阳能电池基本工作原理
太阳能电池，又称太阳能光电池或光伏电池，是利用光电效应将太阳光转化为电能的装置。
其基本工作原理如下：
1. 光电效应：光电效应是指当光照射到物质表面时，光子能量被吸收，电子从物质中跃迁到导体能带中，产生电流的现象。
2. 半导体材料：太阳能电池一般采用半导体材料，如硅（Si）
或化合物半导体（如硒化铟镓，硒化铜铟锌等）。
半导体材料具有特殊的能带结构，当光照射到半导体上时，光子能量被吸收，激发半导体中的电子跃迁到导带中，产生电流。
3. P-N结构：太阳能电池一般采用P-N结构，即具有正（P型）和负（N型）电荷载体的区域。
在P-N结构中，阳极（P型）
富余电子，阴极（N型）富余空穴，形成电场。
光照射后，电子从P区跃迁到N区，被电场分离并产生电流。
4. 背电场：太阳能电池还有一个重要的设计是背电场结构。
在背电场结构中，阳极和阴极之间的电场将电子从阳极推向阴极，避免电子再次回到阳极，提高电池的效率。
5. 转化效率：太阳能电池的转化效率指光能转化为电能的比例。
转化效率受到多种因素的影响，如光照强度、光谱分布、温度等。
不同类型的太阳能电池具有不同的转化效率。
通过以上基本工作原理，太阳能电池将太阳能转化为直流电能，可以应用在太阳能发电系统、太阳能充电器等领域。
太阳能电池介绍
2014全球多晶硅产量
日本其他 , 4% , 1% 德国, 17%
2014全球硅片生产
其他 欧盟 东南亚 日本 3% 2%2% 韩国 3% 5%
中国台湾 9% 中国, 43%
中国大陆 76%
韩国, 16% 美国, 19%
中国
美国
韩国
德国
日本
其他
中国大陆
东南亚
中国台湾
欧盟
韩国
其他
日本
全球组件生产
东南亚, 10% 日本, 5% 中国台 湾, 5%
设备复杂，维护费用高，需要解决炉内 热损失，炉壁重金属污染等问题
改良西门子法依然“综合素质”最 优的多晶硅生产工艺，短时间内被 其他工艺替代的可能很小。 四大多晶硅供应商（保利协鑫、德 国Wacker、美国Hemlock、韩国OCI）
03
Part Three
多晶硅太阳能电池制备工艺
工艺流程
一次清洗
流化床法
经过化学提纯得到的高纯 多晶硅的基硼浓度应小于 0.05ppba(十亿分之一原子 比)， 基磷浓度小于0.15ppba， 金属杂质浓度小于1.0ppba。
冶金法
西门子法
三氯氢硅氢还原法于1954年由西门子公司研究成功，因此又 称为西门子法。主要化学反应主要包括以下2个步骤：
1、三氯氢硅（Si HCI）的合成； 3 2、高纯硅料的生产：
12000
10000 8000
6000
4000
4011
0
0%
2007 2008 2009 2010
2004
中国多晶硅电池产业自2004年疯狂扩张，不到 10年，规模全球第一
然而，好景不长，2011 年，欧债危机和双反危 机使中国光伏遭遇寒冬
太阳能光伏发电的工作原理
太阳能光伏发电的工作原理太阳能光伏发电是一种通过将太阳能转化为电能的技术。
它利用太阳辐射中的光子能量，通过光电效应将其转化为电能。
下面将详细介绍太阳能光伏发电的工作原理。
一、光电效应原理光电效应是指当光照射到某些金属或半导体表面时，光子能量被吸收并导致材料中电子的跃迁。
当光子能量大于或等于材料的带隙能量时，电子会被激发并跃迁到导带中，从而形成电流。
这是太阳能光伏发电的基本原理。
二、光伏电池的组成结构光伏电池是太阳能光伏发电系统的核心组件。
它由多个层次的结构组成，包括表面玻璃、透明导电层、P型半导体层、N型半导体层和背面金属电极等。
1. 表面玻璃：光伏电池顶部的表面玻璃用于保护内部的元件，同时具有良好的透明性，使太阳光能够进入电池内部。
2. 透明导电层：光伏电池的透明导电层通常由氧化锌或氧化铟锡等材料组成，它在阻挡外界尘埃和湿气的同时，也能传导电流。
3. P型半导体层：光伏电池中的P型半导体层通常使用硼杂化的硅材料，它具有电子亏缺的特性。
4. N型半导体层：光伏电池中的N型半导体层通常采用磷杂化的硅材料，它具有电子富集的特性。
5. 背面金属电极：背面金属电极主要用于收集电子，并将电流从光伏电池传导出来。
三、光伏电池的工作过程太阳能光伏发电的工作过程主要分为光伏电池的吸收、电荷分离和电场驱动等步骤。
1. 光伏电池的吸收：当阳光照射到光伏电池表面时，光线会通过表面玻璃进入到电池内部。
在进入电池内部后，光线会与半导体层相互作用。
2. 电荷分离：光线与半导体层相互作用时，光子能量会激发半导体中的电子。
P型半导体中的电子将被吸引到N型半导体层，而P型半导体中的空穴将向P型半导体层移动。
3. 电场驱动：由于在P型半导体层和N型半导体层之间形成了电势差，电子和空穴将被电场驱动，从而形成了电流。
这个电流可通过电池的导线传输到外部电路中进行使用。
四、太阳能光伏发电系统的应用太阳能光伏发电系统的应用非常广泛，从小型家庭太阳能发电系统到大型商业太阳能发电站。
太阳能光伏电池工作原理
太阳能光伏电池工作原理太阳能光伏电池是一种能够将太阳能转化为电能的装置。
它通过光伏效应，将光能转化为电能。
本文将详细介绍太阳能光伏电池的工作原理及相关知识。
1. 光伏效应光伏效应是太阳能光伏电池能够工作的基础。
当光线照射到太阳能光伏电池的表面时，光子能量被吸收并转化为电子能量。
这种转化过程是通过光子将电子从原子中激发出来，使其自由移动而产生的。
2. p-n结构太阳能光伏电池通常采用p-n结构。
p-n结构是由p型半导体与n型半导体相接触所形成的区域。
在这个结构中，p型半导体的电子浓度较低，而n型半导体的电子浓度较高。
当光子被吸收时，会在p-n结区域产生电子-空穴对。
3. 动力位差在光伏电池中，p-n结的两侧形成了电场。
这个电场会产生一个动力位差，使得电子和空穴朝着相反的方向移动。
当光线照射到太阳能光伏电池上时，电子会被推向n型半导体，而空穴则会被推向p型半导体。
4. 电流产生由于电子和空穴的分离，导致了电荷的不平衡。
这个不平衡会导致一个电流的产生，从而使太阳能光伏电池输出电能。
这个电流可以通过连接电路传输，并用于驱动各种电器设备。
5. 光伏电池的结构太阳能光伏电池的结构通常由多个光伏电池单元组成。
每个光伏电池单元都是由p-n结及其他辅助材料构成的。
这种结构可以大大提高太阳能的转化效率，并提供更稳定的电流输出。
6. 太阳辐射和效率太阳辐射是太阳能光伏电池工作的关键因素之一。
不同地区和季节的太阳辐射强度不同，会直接影响光伏电池的发电效率。
一般来说，太阳辐射越强，光伏电池的发电效率越高。
7. 光伏发电系统太阳能光伏电池通常与其他组件组成光伏发电系统。
这些组件包括充电控制器、逆变器和电池组等。
光伏发电系统可以将太阳能转化为可用的电能，并用于各种领域，如家庭供电、农业灌溉和航天技术等。
结论太阳能光伏电池通过光伏效应将太阳能转化为电能。
它的工作原理基于光子将电子从原子中激发出来，并通过p-n结的电场推动电子和空穴的分离和移动。
太阳能电池的结构与工作原理
太阳能电池的结构与工作原理太阳能电池是利用光电效应将光能转化为电能的一种设备。
其结构以及工作原理十分关键，本文将从多方面进行阐述。
一、太阳能电池的结构太阳能电池的主要结构是由P型半导体和N型半导体材料组成的PN结构。
其具体结构如下：（1）P型半导体层：由于P型半导体材料内部原子存在杂质，导致其内部有大量少子分布，因此呈现出正电导特性。
（2）N型半导体层：与P型半导体层相似，N型半导体材料内部原子也存在杂质，导致其内有大量多子分布，因此呈现出负电导特性。
（3）P-N结：当P型半导体层与N型半导体层相结合时，因其电子浓度相反，形成PN结。
PN结中含有少量的杂质离子，如磷、硅、锗等，在室温下可获得稳定性，并形成一定的空间电荷区，即反向漏电区，可以有效防止电子和空穴的复合，从而将光电转换效率提高到最高。
（4）金属电极：在P型半导体的顶部和N型半导体的底部，分别电浆贴附上一层金属电极，以加强电路连通性。
二、太阳能电池的工作原理太阳能电池是通过光电效应实现将光能转换为电能的。
当光线经过太阳能电池表面时，会被吸收，产生光电子激发，使电子跃迁到导带中，形成相应的空穴。
通过PN结的内部电场作用使空穴向P型半导体集中，电子向N型半导体集中，形成电动势。
在外部电路的作用下，电子流进入电路的负载，使得负载发生电流，从而实现转换效果。
在实际应用中，太阳能电池的转换效率与多种因素有关，如太阳能的强度与方向、电池板的温度与表面状况、电池板质量等因素。
同时，太阳能电池的制造也对其转换效率产生重要影响。
通过多样化材质结构的选择，制造出转换效率高、成本低、稳定性好的太阳能电池，对于太阳能电池的推广应用产生了积极推动作用。
三、太阳能电池的种类太阳能电池种类较多，根据主要材料不同，太阳能电池可分为硅太阳能电池和非硅太阳能电池。
其中，硅太阳能电池占据了市场主导地位，非硅太阳能电池虽然目前市场份额较小，但这种新型太阳能电池的研究及发展有着重要意义。
太阳电池的结构、工作原理及电性能表征参数
太阳电池的结构、工作原理及电性能表征参数院系XX学院班级XX姓名XX学号XXX太阳电池的结构、工作原理及电性能表征参数关键词：结构工作原理性能参数一、太阳电池的结构1、根据基质材料和扩散杂质的不同，太阳能电池基本结构分为两类：①基质材料为p型半导体光电材料：在p型基质材料表面形成n 型材料，制备p-n结，n型材料为受光面。
②基质材料为n型半导体光电材料：在n型基质材料表面形成p 型材料，制备p-n结，p型材料为受光面。
2、根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：晶硅电池、非晶硅电池、其他电池。
①晶硅电池在晶硅电池中，又有单晶硅电池和多晶硅电池。
其中单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。
高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。
现在单晶硅的电池工艺己近成熟，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。
相比之下，多晶硅薄膜太阳能电池节省了材料，使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，其成本远低于单晶硅电池。
②非晶硅电池基于晶体硅的太阳能电池发展历史较早且技术比较成熟，在装机容量一直占据领先地位。
但是晶体硅太阳能电池降低成本的空间相当有限，很难达到人们期望值。
因此非晶硅太阳能电池益发得到世界国的重视。
非晶硅电池一般采用PECVD(等离子增强型化学气相沉积)方法使高纯硅烷等气体分解沉积而成的。
由于沉积分解温度低，可在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上沉积薄膜，易于大面积化生产，成本较低。
③其他电池除了晶硅和非晶硅电池以外，还有铜铟镓硒（ CIGS）电池、砷化镓（GaAs）电池、碲化镉（CdTe）电池、染料敏化电池等。
二、工作原理1、p-n结一个掺入5价杂质的4价半导体，称为n型半导体。
其空穴数目很少,称为少数载流子；而电子数目很多,称为多数载流子。
一个掺入3价杂质的4价半导体，称为p型半导体。
简述太阳能光伏系统的组成,并对各部件的作用和原理等进行说明。
简述太阳能光伏系统的组成,并对各部件的作用和原理等进行说明。
1. 引言1.1 概述太阳能光伏系统是一种利用太阳能转化为电能的技术系统。
它由不同的部件组成，包括太阳能电池板、逆变器和放大器等。
这些部件各自扮演着不同的角色，共同完成将太阳能转化为可用电能的过程。
1.2 文章结构本文将对太阳能光伏系统的组成进行简要介绍，并详细说明每个部件的作用和原理。
首先，将讨论太阳能光伏系统所包含的三个主要部件：太阳能电池板、逆变器和放大器。
然后，将分别阐述每个部件的作用和原理。
1.3 目标本文旨在帮助读者了解太阳能光伏系统的基本组成以及每个部件的作用和原理。
通过对该技术系统的深入理解，读者可以更好地认识到太阳能光伏领域中不同部件之间相互关联的重要性，并根据需要选择合适的组件搭建自己的太阳能光伏系统。
同时，也有助于加深对可再生能源利用以及环境保护的认识。
2. 太阳能光伏系统的组成太阳能光伏系统是由多个关键部件组成的，每个部件都具有特定的功能和作用。
下面将逐一介绍这些部件。
2.1 太阳能电池板（光伏电池）太阳能电池板是太阳能光伏系统中最核心的部件之一。
它使用光伏效应将太阳辐射转换为直流电能。
当太阳辐射照射到电池板上时，通过半导体材料内PN结构的作用，光子激发了材料内的自由载流子，从而产生电流。
这个过程称为光伏效应。
2.2 逆变器（Inverter）逆变器是太阳能光伏系统中另一个重要的部件。
它负责将直流电转换为交流电，以便供给家庭或工业设备使用。
在太阳能光伏系统中，太阳能电池板产生的是直流电。
然而，我们通常使用的大多数家用设备和工业设备需要交流电才能正常工作。
因此，逆变器发挥着非常关键的作用。
逆变器通过使用先进的电子元件和控制技术来实现直流到交流的转换。
它接收来自太阳能电池板的直流电，并使用内部电路将其转换为符合需要的交流电。
此外，逆变器还可以调节输出电压和频率，以满足不同设备的要求。
2.3 放大器（Amplifier）放大器是太阳能光伏系统中用于增强信号强度和稳定输出的部件。
太阳能电池的基本结构
太阳能电池的基本结构
太阳能电池的基本原理是光伏效应。
当光线照射到太阳能电池上时，
光子会激发半导体中的电子，使其跃升到导带。
在P型半导体中，除了主
要的迁移方向是自由电流子的方向之外，还有少数电子从N型半导体的空
腔向P型半导体的P型半导体空腔迁移到传输带。
在这种情况下，半导体
中会经常有小电流流过。
这个过程称为内围散射。
P型半导体是通过在硅中掺入三价或五价的原子，形成使得材料中原
子的价电子空位。
N型半导体是通过在硅中掺入五价元素，形成多余的电子。
当P型和N型半导体相互接触时，它们之间形成一个称为P-N结的结构。
在太阳能电池中，P-N结起着关键的作用。
这个结构允许电子在两个
半导体之间自由运动，并形成一个电势差。
当太阳能照射到太阳能电池上时，光子会进一步激发P-N结中的电子，使其跃升到各自的导带中。
这个
过程会产生电子和空穴，即正电荷的载流子。
电场将这些电荷分离，并向
电极引导电荷，从而形成电流。
总之，太阳能电池的基本结构包括P型半导体、N型半导体、P-N结、金属电极和电荷载流子。
光线照射到太阳能电池上时，P-N结中的光子会
激发电子，并形成电势差。
金属电极和集流条帮助引导电荷流动，并提取
电流。
太阳能电池的结构设计和材料选择直接影响太阳能电池的效率和性能。
未来还可以通过改进材料和结构设计来进一步提高太阳能电池的效率
和可靠性。
光伏电池的基本原理及应用
光伏电池的基本原理及应用1. 光伏电池的基本原理光伏电池是一种能够将光能直接转化为电能的半导体器件。
其基本原理是利用光电效应，当光线照射到光伏电池表面时，光子与光伏材料中的电子发生相互作用，使得光伏材料中的原子或分子中的电子被激发，从而形成电场或电压差。
通过将两端产生的电压连接外部电路，即可获取电能。
2. 光伏电池的构成光伏电池通常由多个各种材料层组成，主要包括光伏材料、电极和封装材料。
光伏材料是电池的核心部分，可以是单晶硅、多晶硅、非晶硅等半导体材料。
电极则用于收集电流，并提供外部电路连接。
封装材料主要起到保护和固定光伏电池的作用。
3. 光伏电池的工作原理1.光子的吸收：光线照射到光伏电池表面时，光子与光伏材料中的原子或分子相互作用，光子被吸收。
2.能带结构：光伏材料中存在能带，包括导带和价带。
导带中的电子能量高，而价带中的电子能量低。
3.电子激发：被吸收的光子能量传递给光伏材料中的电子，使得电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。
4.电场分离：电子和空穴会被光伏材料内置的电场分离开来，形成电势差。
5.电流输出：电势差将电子和空穴推动流动，形成电流，从而产生功率输出。
4. 光伏电池的应用领域4.1 太阳能发电光伏电池可以将太阳辐射能转化为电能，广泛应用于太阳能发电，包括家庭光伏发电、商业光伏发电以及大型光伏电站。
4.2 独立电源系统光伏电池可用于构建独立电源系统，为无法接入电网的地区提供电力支持，如偏远山区、荒漠地带等。
4.3 充电设备光伏电池可以用于充电设备，如太阳能充电器、太阳能手机充电器等，在户外活动、露营等场景下，可方便快捷地为电子设备充电。
4.4 太阳能光热利用光伏电池还可以用于太阳能光热利用，如太阳能热水器、太阳能空调等。
通过光伏电池将光能转化为电能，再将电能转化为热能，使得能源得到更高效的利用。
4.5 科研实验光伏电池也被广泛应用于科研实验中，用于测试和研究光伏材料的光电转换性能以及光电器件的功能和性能。
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光生空穴
(扫向方向)
光束
光生电子
（扫向方向）
光照射Pn结会产生光生电动势， 且光生电动势的正极在P侧， 光生电动势的负极在N侧。
n
光生电动势 负极
p
光生电动势 正极 (自建电场)
------这就是pn结的光生伏特效应。 【Pn结的光生伏特电势是非平衡的， 没有光照就没有光生电动势。 而Pn结的自建电场是半导体中 电子、空穴扩散、漂移动态平衡的结果, 是pn结的本性。】
V
在标准辐射下反复改变可调电阻，可以 找到电流和电压乘积的最大值，太阳电池 的这个工作点就是最大输出的功率点。 最大输出的功率点所对应的就是最大工作 电流Im、最大工作电压Vm、最大输出的 功率Pm。并且可以计算填充因子
FF Im U m I scU oc
影响太阳电池的主要因素
1.晶体结构 材料 制造工艺 2.光谱 辐照量
孤岛现象的后果： 1）电网发生故障后，要对电网维修，但光伏系统仍单独给负载供电， 这就会发生设备和维修人员的安全事故。 2）电网发生故障后，光伏系统失去市电作为参考信号，会造成光伏输出 频率漂移而偏离市电频率（可能还产生一些谐波），将使一些对频率 敏感的负载受到损坏。 3) 在电网恢复的瞬间，由于电压相位不同，可能产生较大的突波电流, 造成有关设备的损害。 4）.如光伏系统与三相电网连接，孤岛现象发生时，将形成欠相供电， 影响用户端三相负载的正常使用。
【Pn结的阻挡层(自建电场)是由于多数载流子的扩散运动和少数载流子的 漂移运动的动态平衡的结果】 Pn结 + N区 P区eV p区 + pn结 + n区 + p区 n区 交界面处 多余 多余 自建电场在Pn结造成的势垒eV 的自建电场 电子 空穴 (阻挡层) 空穴 电子 （自建电场的方向）
3.内光电效应
(太阳照射时)
I
Isc
Im Pm
U
Um Uoc
太阳电池组件的电流-电压特性曲线
I
短路 电流Isc
Pm 最大功率点
Im
最佳工 作电流
（最大功率Pm） (最佳负载电阻Rm)
1 Rm
0 Um
最佳工作电压
U
Uoc
开路电压
太阳电池组件的电流-电压特性曲线
太阳电池的标准测试条件
光源的辐照度 1000 w/㎡
测试温度
250 C
AM1.5 地面太阳光谱辐照度分布
测量的太阳电池的主要参数
1.太阳电池的伏安特性曲线 2.最大功率点 最佳工作电压Um 最佳工作电流Im
1 2
最佳负载电阻Rm
（标称功率---标准工作条件下最大功率点对应的功率） 3.开路电压Uoc 短路电流Isc
Im U m At Pin
半导体表面受光照射，有些光子的能量大于（或等于） 半导体的禁带宽度，当半导体的电子获得这些光子的能量后， 就会挣脱原子核的束缚，从价带跃迁到导带，同时在价带留 下一个空穴，于是，半导体内就会出现大量电子—空穴对， 造成半导体的导电性能有了大的变化。 -------这种现象称为内光电效应。
简言之：内光电效应就是 光子被半导体吸收，同时在半导体内激发出大量电子—空穴对。 内光电效应发生的条件 hv Eg （被吸收的光子能量大于禁带宽度）
热斑效应
当某太阳电池（或组件）被阴影遮蔽或出现故障而停止 发电时，这个太阳电池（或组件）就可能成为一个单纯的 负载，要消耗其他太阳电池的能量，而且还可能发热损坏。 ------这就是热斑效应
（为防止热斑效应，经常给太阳电池并联一个二极管。）
+
-
孤岛现象
在光伏系统并网运行时，有时会出现电网故障或中断而由 光伏系统单独给负载供电的情况，这时，如果恰好光伏系统 的输出与负载平衡，光伏系统的输出电压和频率不会快速随 之改变，于是，系统就无法判断出电网是否已发生故障或中断。 从而光伏系统继续单独给负载供电-----这就是孤岛现象。
3.温度 4.负载
环境
太阳电池使用的主要关注点：
1)轻负载时表现出恒压特性，相当于恒压源， 重负载时表现出恒流特性，相当于恒流源。 2)短路电流的大小和太阳的辐照度成正比， 3).温度对太阳电池的影响： 温度升高电流随略有上升，
0 温度上升 1 C 电压下降2mv,
输出功率具有负的温度系数， 3.5 103 / 0C 4).在标准光照条件下单片太阳电池的额定输出电压为0.45～0.5v， 它的输出电流20-25mA/c㎡, 与效率和面积有关。 5).热斑效应 6).孤岛现象
光生电动势 正极 光生电动势 负极
太 阳 光
P -
P区光生 空穴积累
自 建 电 场
+ N + +
N区光生 电子积累 光生电流方向
*发光二极管（LED）
当正向偏压加于Pn结时，注入的载流子穿过Pn结使得载流子 浓度超过热平衡时的浓度，形成过量载流子，过量载流子复合， 以热（声子）或光（光子）的形式释放能量。
TCO Pa-nm) Na-Si（10nm） ss
非晶硅薄膜太阳电池的结构示意图
(注意中间的绝缘层)
减反射层经常使用的材料
SiO2 SiNx TiO2 SiOx SnO2 (x<2) MgF2
ITO（氧化铟锡）
+
负载
-
太阳电池的等效电路
(太阳照射时)
负载
理想太阳电池的等效电路
第三讲 太阳光伏电池的 基本原理与结构
太阳电池的基本工作原理
1.载流子及其运动
载流子的扩散运动和漂移运动 (扩散电流和漂移电流） 多数载流子的扩散运动 少数载流子的漂移运动
接触电势差
kT nn kT p p Vd ln ln q np q pn
2. pn结的形成
P型半导体和n型半导体紧密接合在一起后，两边载流子浓度分布不同， p区多数载流子空穴会向n区扩散，同时n区多数载流子电子向p区扩散， 造成n区多余了空穴，而p区多余了电子，由此而形成初始自建电场。 P区的少数电子和N区的少数空穴在初始自建电场作用下又有与多数载流 子扩散相反的漂移运动，最终扩散和漂移达到动态平衡，结果，在Pn交界 面处就形成了靠近n区一边带正电荷，靠近p区一边带负电荷的稳定空间电 荷区（也称阻挡层，自建电场）,这样就形成了Pn结.
填充因子
FF Im U m I scU oc
4.太阳电池的转换效率
At ----太阳电池的面积 Pin --- 单位面积上入射光的功率
5.电流温度系数
电压温度系数
功率温度系数
【温度升高，太阳电池的工作电流会增大，但工作电压下降，输出功率下降。 应使太阳电池尽量在低温下工作（太阳电池并非晒的越热越好）】
200 500 m
p-Si 背面电极
晶体硅太阳电池的基本结构示意图
肖特基势垒型太阳电池结构
减反射层
金属薄膜 氧化薄膜
金属栅
减反射层 (绒面结构)
金属栅
半导体 背面电极
半透明金属膜
MOS结构太阳电池
减反射层 金属栅
半导体 背面电极
肖特基势垒太阳电池基本结构
金属薄膜 绝缘层
半导体 背面电极
MIS结构太阳电池
------称为电致发光
目前可制造LED的材料 GaAs GaP GaAs(1-x)P(x)
有电致发光的材料 SiC InSb PbS GaN AlGaAs InGaP
太阳电池的基本结构型式
1.晶体硅太阳电池
2.肖特基势垒太阳电池
3.非晶硅薄膜太阳电池
减反射层
绒面结构
金属栅
n-Si
0.25 m
小结：Pn结的光生伏特效应 由于内光电效应，PN结受光照射时，就会产生大量光生电子—空穴对， 这些电子—空穴对在PN结自建电场作用下，空穴向P区运动，电子向 N区 运动，于是在 P区就积累了正电荷，而在 N区就积累了负电荷。
于是造成了PN结的光生电动势。 而且：
光生电动势正极在P侧 光生电动势负极在N侧
作业
1）简述硅太阳电池的工作原理.
2）画出硅太阳电池的结构示意图. 3）画出太阳电池工作时的等效电路. 4）太阳电池的最大功率，最佳工作电压，最佳工作电流， 最佳负载电阻的意义。太阳电池的标称功率=最大功率？ 5）什么是热斑效应？ 为防止热斑效应，经常给太阳电池并联一个二极管。 请分析为什么？ 6）什么是孤岛现象？为什么要防止它？ 7）为了让太阳电池多发电，应该让太阳电池多吸收太阳光能， 所以，太阳电池晒的越热越好？为什么？
【内光电效应是半导体能够产生光伏电动势的根本原因】
4.Pn结的光生伏特效应
光生空穴积累 （在P侧） 光生电子积累 （在N侧）
半导体受光照射，由于内光电效应， 半导体内就会出现大量电子—空穴对， 电子—空穴对受Pn结空间电荷区自建 电场的作用，电子被自建电场扫向N区， 空穴被自建电场扫向P区， 这样，在N 区就有了负电荷的积累， 而在P区就积累了正电荷， 如果有外电路相连，则外电路中就会 出现电流(电流方向由P N ), 这就表明
提高太阳电池效率的方法
1.最大功率跟踪
2.聚光
利用万用电表对太阳电池进行简易测量
1).开路电压Uoc 的测量 用万用电表的电压档，直接测量在标准辐射下 太阳电池的端电压。 2.短路电流Isc 的测量 用万用电表的电流档，直接测量在标准辐射下 太阳电池的短路电流。 3.最大输出功率点的寻找 A
大功率 可调电阻