太阳能电池基本知识
太阳能电池参数
太阳能电池参数1. 什么是太阳能电池？太阳能电池，也称为光伏电池，是一种能够将太阳能转化为电能的设备。
它是一种半导体器件，利用光生电效应将光能转化为电能。
太阳能电池广泛应用于太阳能发电系统、太阳能充电器、太阳能灯具等领域。
2. 太阳能电池的参数太阳能电池的性能参数对于评估其性能和适用范围至关重要。
以下是常见的太阳能电池参数：2.1. 开路电压（Open Circuit Voltage，简称Voc）开路电压是太阳能电池在无负载情况下产生的最大电压。
当太阳能电池不连接任何负载时，电池的正负极之间的电压达到最大值。
开路电压取决于太阳能电池的材料和结构。
2.2. 短路电流（Short Circuit Current，简称Isc）短路电流是太阳能电池在短路条件下产生的最大电流。
当太阳能电池的正负极直接连接在一起形成短路时，电流达到最大值。
短路电流取决于太阳能电池的材料和结构。
2.3. 最大功率点（Maximum Power Point，简称MPP）最大功率点是太阳能电池在特定条件下产生的最大功率。
太阳能电池的最大功率点是在太阳能辐射强度和温度等因素确定的特定工作点。
在最大功率点，太阳能电池的输出功率最大。
2.4. 填充因子（Fill Factor，简称FF）填充因子是太阳能电池输出电流和输出电压之间的比值。
填充因子是评估太阳能电池性能的重要参数之一，它描述了太阳能电池的输出特性和效率。
2.5. 效率（Efficiency）太阳能电池的效率是指太阳能转化为电能的比例。
太阳能电池的效率取决于其材料、结构和制造工艺等因素。
高效率的太阳能电池可以更好地利用太阳能资源。
3. 太阳能电池参数的测量方法太阳能电池参数的测量通常需要使用太阳能模拟器和电源测量仪等设备。
以下是常见的太阳能电池参数测量方法：3.1. 开路电压测量开路电压可以通过将太阳能电池断开负载并测量其输出电压来测量。
在室温下，将太阳能电池暴露在标准太阳光照下，使用电压测量仪测量其输出电压即可得到开路电压。
太阳能电池基础知识
第一：太阳能电池基础知识第一：太阳能电池基础知识(说明：文档中图形，稍后补上）编辑本段回目录太阳电池片的工作原理第1章1 半导体物理基础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10-5≤ρ≤107Ω⋅m），而金属的电阻率则很小（约10-8∼10-6Ω⋅m），绝缘体的电阻率则很大（约ρ≥108Ω⋅m）。
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2.14×103Ω⋅m减小到0.004Ω⋅m左右。
1.太阳能电池简介
印刷 烧结
测试
PERC电池工艺流程图
制绒
扩散
刻蚀 抛光
背钝 化
正面 镀膜
激光 开槽
印刷 烧结
电注 入
测试
PERC电池——背抛
Talesun confidential
目的：削平金字塔塔尖，减少背表面悬 挂键，降低表面复合速率，增加内反射
PERC电池——背抛
Talesun confidential
PERC电池——背钝化
Hale Waihona Puke （1）如下：5POCl3 >600 ℃ 3PCl5+P2O5
(1)
生成的P2O5在扩散温度下与硅反应，生成二氧化硅（SiO2）和磷原子，其反应式如下：
2P2O5+5Si
5SiO2+4P
(2)
POCl3热分解时，如果没有外来的氧（O2）参与其分解是不充分的，生成的PCl5是不易分
解的，并且对硅有腐蚀作用，破坏硅片的表面状态。但在有外来O2存在的情况下，PCl5会进
一步分解成P2O5并放出氯气（Cl2）其反应式如下：
4PCl5 +5O2 过量氧 2P2O5 +10Cl2
(3)
刻蚀原理及目的
目的1：利用HNO3和HF的混合液体 对扩散后硅片下表面和边缘进行腐 蚀,去除边缘的N型硅,使得硅片的上 下表面相互绝缘。 边缘刻蚀原理反应方程式： 3Si + 4HNO3+18HF =3H2 [SiF6] + 4NO2 + 8H2O
需要强调指出：内建电场（PN结）可以有效地将少子（电子和空穴）进行分离；PN结是不能简
单地用两块不同类型（P型和N型）的半导体接触在一起就能形成的。
太阳能电池基础知识定义及介绍
太阳能电池基础知识定义及介绍第一篇：太阳能电池基础知识定义及介绍太阳能电池基础知识定义及介绍中文名称：太阳能电池英文名称：solar cell 定义1：将太阳辐射直接转换成电能的器件。
所属学科：电力（一级学科）；可再生能源（二级学科）定义2：以吸收太阳辐射能并转化为电能的装置。
所属学科：资源科技（一级学科）；能源资源学（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
目录历史太阳能电池的原理光—热—电转换光—电直接转换太阳能电池产业现状全球太阳能电池产业现状我国太阳能电池产业现状太阳能电池及太阳能发电前景简析太阳能电池的分类太阳能电池的分类简介（1）硅太阳能电池（2）多元化合物薄膜太阳能电池（3）聚合物多层修饰电极型太阳能电池（4）纳米晶太阳能电池（5）有机太阳能电池太阳能电池（组件）生产工艺封装流程：组件高效和高寿命如何保证：太阳电池组装工艺简介：太阳能电池阵列设计步骤太阳能电池发展市场太阳能电池发展市场简介利用太阳能电池的离网发电系统利用太阳能电池的并网发电系统新型太阳电池染料敏化太阳电池串叠型电池历史太阳能电池的原理光—热—电转换光—电直接转换太阳能电池产业现状全球太阳能电池产业现状我国太阳能电池产业现状太阳能电池及太阳能发电前景简析太阳能电池的分类太阳能电池的分类简介（1）硅太阳能电池（2）多元化合物薄膜太阳能电池（3）聚合物多层修饰电极型太阳能电池（4）纳米晶太阳能电池（5）有机太阳能电池太阳能电池（组件）生产工艺封装流程：组件高效和高寿命如何保证：太阳电池组装工艺简介：太阳能电池阵列设计步骤太阳能电池发展市场太阳能电池发展市场简介利用太阳能电池的离网发电系统利用太阳能电池的并网发电系统新型太阳电池染料敏化太阳电池串叠型电池展开编辑本段历史术语“光生伏打(Ph otovoltaics)”来源于希腊语，意思是光、伏特和电气的，来源于意大利物理学家亚历山德罗·伏特的名字，在亚历山德罗·伏特以后“伏特”便作为电压的单位使用。
光伏发电的基础知识
光伏发电的基础知识光伏发电是一种利用太阳能转化为电能的技术，它是一种可再生能源，被广泛应用于家庭、工业和商业等领域。
本文将介绍光伏发电的基础知识，包括光伏效应、光伏电池、光伏组件和光伏发电系统。
一、光伏效应光伏效应是指当光线照射在半导体材料上时，会产生光生电子和空穴对，从而产生电流。
这个效应最早由法国物理学家贝克勒尔于1839年发现。
当光线照射在半导体材料上时，光子的能量会被传递给半导体中的电子，使其跃迁到导带中，形成电流。
光伏效应是光伏发电的基础。
二、光伏电池光伏电池，也称为太阳能电池，是将光能直接转化为电能的装置。
光伏电池由多个薄片组成，每个薄片由两层半导体材料构成，一层为P型半导体，另一层为N型半导体。
当光线照射在光伏电池上时，光子的能量会被传递给半导体中的电子，使其跃迁到导带中，形成电流。
光伏电池的常见材料有单晶硅、多晶硅和非晶硅等。
三、光伏组件光伏组件是由多个光伏电池组装而成的装置，也被称为光伏板或太阳能板。
光伏组件的主要功能是将光能转化为直流电能。
光伏组件通常由玻璃、背板、电池片和边框等组成。
玻璃用于保护电池片，背板用于支撑和固定电池片，边框用于保护和加强光伏组件的结构。
四、光伏发电系统光伏发电系统是将光伏组件与其他组件相结合，形成一个完整的发电系统。
光伏发电系统主要由光伏组件、逆变器、电池储能系统和配电系统等组成。
光伏组件负责将光能转化为直流电能，逆变器用于将直流电能转化为交流电能，电池储能系统用于储存电能，配电系统用于将电能输送到需要的地方。
光伏发电系统可以实现自给自足，也可以将多余的电能卖给电网，实现发电与用电的平衡。
光伏发电技术已经取得了长足的发展，目前已经成为一种主流的清洁能源技术。
光伏发电具有环保、可再生、分布式等特点，可以有效减少对传统能源的依赖，降低碳排放，推动可持续发展。
随着技术的进步和成本的降低，光伏发电将在未来得到更广泛的应用。
太阳能电池介绍ppt课件
3.1 太阳能光伏发电原理
硅晶体和所有的晶体都是由原子(或离子、分子)在空间按 一定规则排列而成。这种对称的、有规则的排列叫做晶体 的晶格。一块晶体如果从头到尾都按一种方向重复排列， 即长程有序，就称其为单晶体。在硅晶体中，每个硅原子 近邻有四个硅原子，每两个相邻原子之间有一对电子，它 们与两个相邻原子核都有相互作用，称为共价键。正是靠 共价键的作用，使硅原子紧紧结合在一起，构成了晶体。
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3.1 太阳能光伏发电原理
8.载流子的输运 半导体中存在能够导电的自由电子和空穴，这些载流子 有两种输运方式：漂移运动和扩散运动。 载流子在热平衡时作不规则的热运动，与晶格、杂质、 缺陷发生碰撞，运动方向不断改变，平均位移等于零，这 种现象叫做散射。散射不会形成电流。 半导体中载流子在外加电场的作用下，按照一定方向的 运动称为漂移运动。外界电场的存在使载流子作定向的漂 移运动，并形成电流。 扩散运动是半导体在因外加因素使载流子浓度不均匀而 引起的载流子从浓度高处向浓度低处的迁移运动。 扩散运动和漂移运动不同，它不是由于电场力的作用产 生的，而是由于载流子浓度差的引起的。
太阳能电池组件基本知识
⑧组件玻璃的透光率低于89%，透光效果差 ， 直接降低组件光电转换效率，影响整个工程 的输出功率，玻璃机械强度低，在运输、安 装和使用过程中易造成安全事故
⑨采用等外片，极大缩短了组件的使用寿 命，降低光电转换效率，对工程整体性能 和寿命造成巨大损害
⑩为降低工程造价，人为的采用劣质硅胶， 降低组件密封性能，加速各部件的老化和腐 蚀，严重缩短了工程使用寿命
太阳电池组件封装材料
组件的工作寿命与封装材料和封 装工艺有很大的关系，封装件的寿命是 决定组件寿命的重要因素。
主要封装材料 ： 1. 玻璃：采用绒面低铁钢化玻璃 (又称为白玻 璃)，厚度3.2mm, 透光率达89％以上。 2. EVA：采用加有抗紫外剂、抗氧化剂和固 化剂的优质EVA （乙烯－醋酸乙烯共聚物） 膜层作为太阳电池的密封剂和与玻璃、 TPT之间的连接剂。具有高透光率（胶膜 固化后透光率≥89.5％）和抗老化能力。
原因分析
• 层压设备达不到技术要求，抽真空不彻底， 满足不了组件生产过程中的工艺要求 • 对于低质量原材料无法控制， 选用尺寸稳 定性能及耐热性能差的TPT
⑤接线盒结构防水性差、电极引出线的接触 强度低，造成电气事故 接线盒电气结构对比 普通接线盒 通过TUV认证 的接线盒
接线盒密封结构对比
平面压紧密封 结构简单，容 易失效
激光划片
太阳电池每片峰值工作电压0.45～0.5V左右 （开路电压约0.6V）。将一片切成两片后，每 片电压不变，太阳电池的功率与电池板的面积 成正比（同样转化效率下）。
焊接
用镀锡铜带（互联条、汇流带）按需要将电 池片串连或并联焊接好，并引出电极。 焊接时主要注意点： 1.互联条、汇流带焊接前须浸泡助焊剂 2.恒温电烙铁温度设定为330℃～380℃ 3.电池片单条主栅线焊接时间≤3秒
太阳能铅酸电池知识
太阳能铅酸电池知识太阳能铅酸电池是一种利用太阳能光照转化为电能的装置。
它是一种光伏发电系统中常用的储能设备，常见于太阳能发电系统、太阳能路灯、太阳能警示灯等应用中。
以下是关于太阳能铅酸电池的一些知识：1. 结构和工作原理，太阳能铅酸电池由正极板、负极板、电解液和电解质组成。
当太阳能光照射到电池表面时，光子被吸收并激发了电池中的自由电子，从而产生电流。
正极板和负极板之间的化学反应将太阳能光能转化为电能。
2. 优点，太阳能铅酸电池具有成本低、技术成熟、维护方便等优点。
相比于其他类型的电池，铅酸电池的价格相对较低，且具有良好的充放电性能和循环寿命。
3. 缺点，然而，太阳能铅酸电池也存在一些缺点，比如能量密度较低，充电效率不高，寿命相对较短等。
此外，铅酸电池的自放电率也比较高，需要定期充电以维持其性能。
4. 应用领域，太阳能铅酸电池广泛应用于独立光伏发电系统、太阳能路灯、太阳能警示灯、太阳能车载系统等领域。
由于其成本低廉和相对成熟的技术，铅酸电池在一些应用场景中仍然具有一定的竞争优势。
5. 维护和安全，为了确保太阳能铅酸电池的性能和安全，需要定期检查和维护电池系统，包括清洁电池表面、检查电池连接线路、监测电池状态等。
此外，在使用和处理过程中，也需要注意防止电池短路、过充、过放等情况，以确保电池的安全运行。
总的来说，太阳能铅酸电池作为光伏发电系统中常用的储能设备，在一定的应用场景中具有一定的优势和发展前景，但也需要注意其存在的缺点和维护安全等方面的问题。
随着科技的不断进步，未来可能会有更先进的储能技术取代铅酸电池，但目前来看，它仍然是一个重要的光伏储能选择之一。
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第三章太阳能电池的基本原理
本章以单晶硅pn结太阳能电池为例，介绍半导体太阳能电池的基本工作原理、
一、太阳能电池的结构和基本工作原理
产生了电动势。
因而光伏效应是半导体电池实现光电转换的理论基础，也是某些光电器
们将来仔细分析一下pn结的光伏效应。
部。
能量大于禁带宽度的光子，由本征吸收在结的两边产生电子-空穴对。
在光激发下多
无光照光照激发
1、半导体材料对一定波长的入射光有足够大的光吸收系数α，即要求入射光子的能量hν大
所以这两种电池都可以而硅太阳能电池，对太
产生了一个与平衡pn结内建电场相反的光生电场，于是在p区
的界面或表面产生光生载流子，在势垒区电场的作用下，光生产生光生电压。
汽，推动发电机发电；原子能发电则是以核裂变放出的能量代替燃烧石油或煤，而水力发电
太阳能电池的结构
单晶硅太
扩散n型杂质，形
构。
为取出
玻璃衬底非
先在玻璃衬底上淀
然后依次用等离子
型和n 型三层a-Si
衬底上沉积pin非晶
后与单晶硅电池一
二、太阳能电池的输出特性
1、光电池的电流电压特性
压V作用下的pn结正向电流I，流经外电路的电流I。
I和I都
p n
L
结正向电流I
I
根据p-n结整流方
程，在正向偏压下，通过
结的正向电流为：
I F=I s[exp(qV/kT)-1]
其中：V是光生电压，I
s
是
反向饱和电流。
随光照深入而减少，即产生率Q是x函数。
为了简便起见，散到p-n结面而进入另一边，这样光生电流I应该是：
这就是负载电阻上电流与电压的关系，也就是光电池的伏安特性方程。
左图分别
不论是一般的化学电池还是太阳能电池，其输出特性的伏安特性曲线，可以得到描述太阳能电池的四个输出参
数。
２、描述太阳能电池的参数
１、开路电压V
oc
压即为开路电压V
oc。
L F
V＝kT
q ln(
I L
I+1)
2、短路电流I sc
３、填充因子FF
佳工作点，该点的电压和电流分别称为最佳工作电压V
op
和最
填充因子定义为：FF = V op I op
V I
=
P max
V I
它表示了最大输出功率点
oc
４、太阳能电池的能量转化效率η
实际转换效率本征转换效率即：
η=（太阳能电池的输出功率/入射的太阳光功率）x100%V oc •I sc •FF P •S
三、太阳能电池的等效电路
1、理想pn 结太阳能电池的等效电路
理想pn结太阳能电池可以
（光生电
用一恒定电流源I
ph
流）及一理想二极管的并联
来表示。
其等效电路如左图
所示。
其电流电压关系满足
我们上一节所介绍的方
程。
I = I F-I L= I s[exp(qV/kT)-1]-I L本页已使用福昕阅读器进行编辑。
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2、pn结太阳能电池的实际等效电路实际上，pn结太阳能电池存
在着R
s 和R
sh
的影响。
其中，R
s
是由材料体电阻、薄层电阻、电极接触电阻及电极本身传导电流的电阻所构成的总串联电阻。
R
sh
是在pn结形成的不完全的部分所导致的漏电流，称为旁路电阻或漏电电阻。
这样构成的等效电路如右图所示。
I = I-I{exp[q(V+IR)/kT]-1}-(V+IR)/R
上式是表示太阳能电池特性的一般公式，叫做超越方程式。
根据图示的电
较强度较弱时，I
L
漏电流大小相差不
漏电电阻性的影响可用右
出，漏电电阻R 较小，而对开路
相反的，R的影响就变
右图给出了R对光电池
了。
对于1cm2的硅电池，只要R大于500欧姆，砷化镓电池R
大于1000欧姆时，对输出
sh
四、太阳能电池转换效率的理论上限
1、太阳能电池的理论效率
太阳能电池的理论效率由下式决定：
η= V oc•I sc•FF
P•S
取决于开路电压V
oc 、短路电流I
sc
和填充因子FF的最
下面我们就来分别考虑开路电压V
oc 、短路电
流I
sc
和填充因子FF的最大值。
短路电流I
的考虑：
sc
λ= 1.24(µm)/E(eV)
开路电压V
oc
的考虑：
kT
q ln(I I s
最大短路电流。
I
s
是二极管反向饱和电流，其满足：
I s= Aq(D n/L n N A+D p/L p N D)n i
填充因子FF的考虑：
的在理想情况下，填充因子FF仅是开路电压V
oc
U-ln(U+0.72)
U oc+1
2、影响太阳能电池转换效率的一些因素
理论值，这些理论值都是在理想情况下得到的。
而太阳能电池在光电能量转换过程中，
光生电流的光学损失：
空）垂直入射到半导体材料
30%的光能被裸露的硅表面
合适能被吸收的光子可决定了半导体材料之最
体要求材料的厚度比直
光生少子的收集几率：
在太阳能电池内，由于存在少子的复合，所产生的每一个光生少数载流子不可能百分之
该参数决定于电池内个区域的复合机理，也与
影响开路电压的实际因素：
大小的主要物理过程是半导体的复决定开路电压V
oc
低。
体复合和表面复合都是重要的。
在p-Si衬底中，影响非平衡少子总复合率的三种复合合率主要取决三种复合中复合率最大的一个。
例如：对于
（复合中心复合、俄歇复合、直接辐射复合和表面复合？）
辐照效应：
应用在卫星上的太阳能电池受到太空中高能离子影响其使用寿命。
辐照产生的缺陷，相当于复合中心。
辐照后增大
τ-1= τ-1+K’ϕ
对太阳能电池的研究表明，n+p电池K=1.7x10，而p n电池K=1.22x10，前者
容量，可将锂掺入太阳能电池中。
Li可扩散到辐射感生点缺陷中，并与之结合起。