薄膜光伏式电池垂直帘可行性研究报告

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1、薄膜光伏式电池垂直帘研究报告摘要自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。近年来，我国光伏发电发展迅速。在国家政策的激励和推动下，一批大型光伏电站特许权招标项目、光电建筑应用示范项目、金太阳示范工程先后启动。2010年，新增光伏装机容量50万千瓦，同比增长

2、210%。截至2010年底，光伏装机容量已达到80万千瓦。2011年8月，光伏标杆上网电价政策的出台，必将在一定程度上推动光伏发电的发展。窗帘是一个时代的文化产物，随着人们的生活方式提高和现代住宅的豪华氛围，窗帘成了体现人们品味的替代品。而我们的研究对象就是日常生活中必不可少的窗帘，使它不仅有遮阳的作用，同时还可以利用太阳能，综合这两种功能我们研究了薄膜光伏式电池垂直帘。薄膜光伏电池式垂直帘是一种便于部署成本较低的分布式光伏发电方式的垂直帘。垂窗帘是许多高层写字楼的标配遮阳设备。而薄膜光伏组件是

3、一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置。所以两者可以形成良好的组合，使的垂直帘所遮挡的太阳光的辐射能量能够通过在垂直帘遮阳面覆盖光伏板组件来转化为我们能够直接使用的能源—电力。本研究得到了江西省新余学院新能源科学与工程学院的资助。关键词:垂直帘;薄膜电池片;控制方式;太阳能收集装置第1章太阳能电池的工作原理及垂直帘片的选择181.1太阳能电池的工作原理太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，即光电材料吸收光能后发生光电子转化，然后在PN结作用下产生电动势，输出电能。电池器件其实就是一个大面

4、积的PN结。 一块单晶半导体中，一部分掺有受主杂质是P型半导体，另一部分掺有施主杂质是N型半导体时，P型半导体和N型半导体的交界面附近的过渡区称为PN结。P型半导体：如由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的三价元素组成，会在半导体内部形成带正电的空穴；N型半导体：如由单晶硅通过特殊工艺掺入少量的五价元素组成，会在半导体内部形成带负电的自由电子。这样当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界处区域会形成一个特殊的薄层界面，N型半导体中的一部分电子将扩散到P型半导体中去与空穴复合，P型半导体中的一部

5、分空穴也会扩散到N型半导体中来与电子复合，导致界面的N型一侧带正电，P型一侧带负电，形成了一个由N指向P的内建电场，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结（图1）。图1.PN结的形成当太阳光照射PN结实，如果照射光子能量大于材料的禁带宽度—导带和价带之间的空隙，那么半导体内的原子由于获得光能会释放电子，同时产生电子-18空穴对，并扩散到PN结中。由于PN结本身存在内电场，方向从N指向P，扩散的光电子会被电场加速而驱向N区，而光生空穴扩散到PN结中后，会被电场

6、驱向P区。于是，就在PN结的附近形成了与内电场方向相反的光生电场。光生电场一部分抵消内电场，其余部分是P型区带正电，N区带负电，于是，在PN结的两端就出现一个稳定的电势差。如果PN结外电路连接，在光照射下，就成了个能够持续提供电能的电源，构成一个电池---光电池（图2）。图2.太阳能电池的工作原理图1.2太阳能电池的种类一般来说太阳能电池可分为硅基太阳能电池、薄膜太阳能电池、新型太阳能电池。1.2.1硅基太阳能电池该种类电池发展最长久、技术也最成熟，又可分为，单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池。

7、⑴单晶硅太阳能电池硅基太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也是最为成熟。为了提高其性能，需要高质量单晶硅材料和相关的成熟的加工处理工艺，一般有表面结构化、发射区钝化、分区掺杂等技术。开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。北京太阳能研究所研制的平面单晶硅电池（2cm×2cm）转化效率达到19.79%，刻槽埋栅电极单晶硅电池（5cm×5cm）转化效率达8.6%。虽然多晶硅太阳能电池转换效率已经很高，且在工业生产中占据

8、主导地位，但由于受单晶硅材料价格及繁琐的电池工艺影响，成本高居不下。⑵多晶硅太阳能电池18熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅太阳能电池不仅有单晶硅太阳能电池的高转换效率和长寿命还有制备工艺相对简化的优点，其转换效率一般为15%---17%。而生产这类电池需要消耗大量的高纯硅材料，电耗大，导致成本极高。1.2.2薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池在降低成本方面比晶体太阳能电池具有很大的优势：一