太阳电池基础与应用

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1、太阳电池简介摘要：太阳能作为一种巨量可再生能源，是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，是地球h最直接最普遍也是最清洁的能源。将太阳能转换为电能是人规模利用太阳能的重要技术基础，其转换途径很多，有光电直接转换，有光热电间接转换等。但利用太阳能电池进行光电直接转换是运用最为广泛的方式。关键词：太阳能电池；工作原理:前景展望太阳能电池的发展太阳能电池技术的发展从1800年伯克莱氏发现光伏效应开始，然后1876年英W科学家亚当斯等对硒进行光伏效应研究，直到1954年美岡贝尔实验室利用硅晶体材料研发出性能良好的太

2、阳能电池，经过不断改良而成为现在硅人阳能电池的原型。随着航天技术的发展，使太阳能电池的作用不可替代，太阳能电池成为太空飞行器屮不可取代的重要部分.1958年3刀发射的美国Vanguard1号上首次装设了太阳能电池1958年5苏联发射的第3颗人造卫星上也丌始装设太阳能电池。此后，几乎所冇发射的人造天体上都装设太阳能电池。20世纪70年代初期出现的“能源危机”，让人们开始认识到不能长期依靠传统能源。于是太阳能电池的应用已被提上了各国政府的议事円程。1990年以后，太阳能电池不断有新的结构与制造技术被研发出.

3、二：太阳能电池的原理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。这种将光能转换成电能的过程叫作光生伏打效应，太阳能电池又称为“光伏电池”。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，神化嫁，砸钢铜等。当太阳光线照射太阳电池表而由P、N型两种不同异电类型的同质半异体材料构成的P-N结上时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原了，使电子发生了越迁,形成新的空穴由-电子对。在P-n结电场的作用下，空穴由n区流咖区，电子由口区流区，形成内建静电场。如果从内建静电场的

4、两侧引出电极并接上适当负载，就会产生一定的电压和电流，对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。为了获得较高的输出电压和较大容量，往往把多片太阳能电池连接在一起。太阳能电池的输出功率是随机的。不同时间、不同地点、不同安装方式T,同一块太阳能电池的输出功率也是不的。目前，太阳能电池的光电转换率一般在百分之十几以上，个别发达国家的太阳能电池光电转换率已经可以达到30%左右。三：太阳能电池种类根裾所用材料的不M],人阳能电池可分为多种类型。由于硅太阳能电池技术相对较成熟，半导体

5、材料的禁带不是太宽，光电转换率较高，材料木身不造成污染，所以硅是口前最理想的太阳能电池材料。以其他材料为基础的太阳能电池也正在研制和发展过程中。太阳能电池按硅材料的结晶状态不同可分为结晶硅系薄式和非结晶硅系膜式两大类，Ku前者又分为单结晶形和多结晶形。3.1硅太阳电池(1)单晶硅电池.单晶硅太阳能电池以高纯的争晶硅棒为原料，纯度要求99.999%。申晶硅太阳电池板使由许多由单晶硅棒切成厚约0.3mm的圆薄片，再经抛磨、掺杂、扩散、烧结、成型等步骤制成的单体片，用串联或并联的方法构成的，可输出一定的电压和

6、电流。用户也可根据具体耍求将太阳电池板组成各种大小不同的太阳电池方阵，也称太阳电池阵列。0前，单晶硅人阳电池是开发得最快的一种人阳电池，技术最为成熟，光电转换率为15%左右，使用年限较长，单晶硅太阳能电池广泛用于道路照明、交通信号等室外照明中处所。但由于单晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的价格高昂的高纯硅材料,制造工艺繁琐，损耗大，造成单品硅成本价格居高不下，阻碍了单晶硅太阳能电池的发展，现在正在逐渐被多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池等取代。(2)多晶硅电池.0前多晶硅人阳电池使用的多晶硅材料，

7、多半是含冇大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为100〜300Q•cm的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎、掺杂、扩散、熔化冷却定型后，即得多晶硅錠。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材制利用率和方便组装。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅比单晶硅少很多，不存在效率衰退等问题，而且冇可能在廉价衬底材料上制各。多晶硅薄膜太阳能电池的成本远低于单晶硅电池，光电转换率近20%,高于非晶硅薄膜电池。因此，多晶硅薄膜池将有望成为太阳能电池的主导产品

8、。多晶硅太阳能电池在室外照明巾的应用将越来越广泛。因为普通晶体硅太阳电池单个只冇0.5V左右的电压，现在H本生产的非晶硅申联太阳能电池可2.4V。目前非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换效率偏低，岡际先进水平为10%左右，11不够稳定，常冇转换效率衰降的现象，所以尚未大量用于作大型人阳能电源，而多半用于弱光电源，如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。(3)非晶硅电池.非晶硅太阳电池是1976年有出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶