爱问共享资料太阳能电池的工作原理介绍课件文档免费下载，数万用户每天上传大量最新资料，数量累计超一个亿 ，硅太阳电池化合物太阳电池 硅太阳电池以硅为基体材料的太阳电池称为硅太阳电池单晶硅Singlecrystaline-Si太阳电池多晶硅Polycrystaline-Si太阳电池非晶硅Amorphous-Si太阳电池微晶硅muc-Si太阳电池HITHeterojunctionwithIntrinsicThin-layer电池双面太阳电池sect3-1太阳电池的分类按基体材料分 化合物太阳电池以化合物半导体材料制成的太阳电池称为化合物太阳电池单晶化合物太阳电池多晶化合物太阳电池有机半导体太阳电池染料敏化太阳电池按电池结构分1同质结太...
硅太阳电池化合物太阳电池 硅太阳电池以硅为基体材料的太阳电池称为硅太阳电池单晶硅Singlecrystaline-Si太阳电池多晶硅Polycrystaline-Si太阳电池非晶硅Amorphous-Si太阳电池微晶硅muc-Si太阳电池HITHeterojunctionwithIntrinsicThin-layer电池双面太阳电池sect3-1太阳电池的分类按基体材料分 化合物太阳电池以化合物半导体材料制成的太阳电池称为化合物太阳电池单晶化合物太阳电池多晶化合物太阳电池有机半导体太阳电池染料敏化太阳电池按电池结构分1同质结太阳电池pn结是同一种半导体材料的同质结构成的太阳电池2异质结太阳电池由禁带宽度不同的半导体材料形成的异质结构成的太阳电池3肖特基结太阳电池利用金属-半导体界面上的肖特基势垒而构成的太阳电池称肖特基结太阳电池4复合结太阳电池由两个或多个pn结形成的太阳电池称为复合结太阳电池按用途分1空间太阳电池指在人造卫星宇宙飞船等航天器上应用的太阳电池制作精细价格较高2地面太阳电池指用于地面阳光发电系统的太阳电池具有较高
的功率价格比3光敏传感器光照强度不同电流大小也不一样sect3-2太阳电池的工作原理通常应用的太阳电池是一种将光能直接转换成电能的半导体器件其基本构造是由半导体的P-N结组成 半导体semiconductor定义形成材料的电阻率界于金属与绝缘材料之间的材料电阻率在某个温度范围内随温度升高而增加电导率在10-4～104Omegacm之间原子示意图晶体的共价键结构 N型半导体 n型半导体硅晶体中掺入少量五价元素磷或砷原子磷或砷原子称为施主这种杂质半导体主要靠施主能级激发到导带中去的电子来导电称为电子型半导体或n型半导体额外电子对于n型半导体电子浓度远大于空穴浓度电子为多数载流子称为多子空穴称为少子p型半导体硅晶体中掺入少量三价硼原子硼原子称为受主这种杂质半导体的导电机构主要取决于满带空穴运动故称空穴半导体或p型半导体 P型半导体对于p型半导体电子浓度远小于空穴浓度空穴为多数载流子称为多子电子称为少子如果将n型和p型半导体两者紧密结合连成一体导电类型相反的两块半导体之间的过渡区域称为P-N结 空间电荷区 势垒区 耗尽区 内建电场 扩
散流 漂移流平衡PN结热平衡时扩散流漂移流PN结中无净电流当半导体的表面受到太阳光照射时如果其中有些光子的能量大于或等于半导体的禁带宽度就能使电子挣脱原子核的束缚在半导体中产生大量的电子-空穴对这种现象称为内光电效应实现条件hvgeEg或lambdalehCEg 吸收光子产生电子空穴对 电子空穴对被内建电场分离在PN结两端产生电势 将PN结用导线连接形成电流 在太阳电池两端连接负载实现了将光能向电能的转换上电极-抗反射层背面接触基本晶体硅太阳电池的结构sect3-3太阳电池的电学特性 大气质量mdash太阳光线通过大气层的路程对到达地球表面的太阳辐射的影响 AM0mdash地球大气层外的太阳辐射 AM1mdash穿过1个大气层的太阳辐射太阳入射角为0 AM15mdash太阳入射角为482deg的太阳辐射国际上统一规定地面太阳电池的标准测试条件是光强1000Wm2光谱分布AM15电池温度25℃电性能测试大气质量AM0-2太阳光谱大气质量AM太阳光谱定义几何示意图AM1cosz1sh2-12s是高度为h的垂直竿的阳光下投影长度
光谱AM15太阳光谱与晶体硅太阳电池的可用光谱范围太阳辐射穿过大气层的情况AM01367Wm2AM15963Wm2太阳能电池的理想状态等效电路 理想的太阳电池等效电路只有ISC和IdIph太阳能电池的实际状态等效电路 实际太阳电池等效电路并联一个旁路电流支路等效电路Iph 输出功率流进负载的电流为I负载端电压为UIsc短路电流Voc开路电压 输出功率流进负载的电流为I负载端电压为UPmImUm最大输出功率M点太阳能电池的最佳工作点或最大功率点Im最佳工作电流Um最佳工作电压Rm最佳负载电阻在一定温度和辐照度条件下太阳电池在开路情况下的端电压亦即伏安特性曲线与横坐标的交点所对应的电压通常用UOC来表示在一定温度和辐照度条件下太阳电池在端电压为零时的输出电流亦即伏安特性曲线与纵坐标的交点所对应的电流通常用Isc来表示当U0时IscIph太阳电池的短路电流Isc与太阳电池的面积大小有关面积越大Isc越大填充因子是表征太阳电池性能优劣的一个重要参数定义为太阳电池的最大功率与开路电压和短路电流的乘积之比通常用FF或CF表示FFBA太阳电
池接受光照的最大功率与入射到该电池的全部辐射功率的百分比称为太阳电池的转换效率即etaUmImAtPin式中UmIm----最大输出功率点的电压电流At----包括栅线面积在内的太阳电池总面积Pin----单位面积入射光的功率例3-1某一面积为100cm2的太阳电池测得其最大功率为15W则该电池的转换效率是多少解太阳电池转换效率etaUmImAtPin15100times10-4times100015当温度变化时太阳电池的输出电流会产生变化在规定的试验条件下温度每变化1oC太阳电池短路电流的变化值称为电流温度系数通常用alpha表示当温度变化时太阳电池的输出电压会产生变化在规定的试验条件下温度每变化1oC太阳电池开路电压的变化值称为电压温度系数通常用beta表示温度对太阳电池的影响电流温度系数01电压温度系数-04-23mV℃曲线℃曲线当温度变化时太阳电池的输出功率会产生变化在规定的试验条件下温度每变化1oC太阳电池输出功率的变化值称为功率温度系数通常用gamma表示忽略平方项得
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