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1、太阳能电池片原理第1页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池基本工艺太阳能电池基本工艺雷德生第2页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳辐射AM1.5：Air Mass1.5，太阳总辐照度为1000Wm-2；太阳电池的标定温度为251 太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理第3页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine元素：，族元素，取决于原子的最外层电子数，成键电子族元素：硼，铝，镓，铟，铊族元素：碳，硅，锗，锡，铅族元素：氮，磷，砷，镝，铋半导体：导电能力在导体和绝缘体之间。太阳能电池培训太阳能电池培
2、训基本原理基本原理第4页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理太阳能电池中所有的行为都可以从能带理论上解释不同的费米能级位置决定了不同材料的导电性能电子在空间中位置是不确定的，只能以几率估计电子存在的位置电子能量是不连续的，只能在各个能级之间跳跃导带：电子可以自由移动价带：又叫满带，其下面的能带已经被填满。价电子能量在价带上。费米能级：绝对零度下的电子最高能级。第5页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池原理：光伏效应半导体中电子要想自由运动，必须首先获得一定的能量这种能量，可以来自电能CRT
3、，激光器，辉光，弧光，荧光灯可以来自太阳光能太阳能电池，光致发光，上下转换激光器可以来自太阳热能：太阳热电池可以来自化学能：蓄电池，干电池太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理第6页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池原理Pn结：通过掺杂杂质使得硅原子中的电子空穴之间的平衡打破，掺入一个比原材料多一个电子的原子，将会形成n型半导体，如在硅中掺杂磷；相反的，掺入一个比原材料少一个电子的原子，将会形成p型半导体，如在硅中掺杂硼。太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理第7页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳
4、能电池培训基本原理基本原理问题：不能通过掺杂比硅多（少）两个或两个以上电子的原子呢？涉及到杂质浅能级的概念：即掺杂的原子和本体原子的电子数目相差越多，形成的新的杂质能级距离本体能级越远，电子的势垒也就越大，电子的电导越差，材料的性能也就越差。第8页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理P区少子是电子N区少子是空穴少子会在内建电场作用下按一定方向流动，形成电流第9页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理太阳能电池原理不同掺杂方式PN结内建电场第10页，共19页，
5、编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理单晶硅，多晶硅，非晶硅的区别第11页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理硅的各个晶向：等效面（100），（010），（001）等效面（110），（101），（011）等效面（111）单晶硅：单一取向的晶体排列多晶硅：存在不同取向的晶体排列，其间存在晶界非晶硅：无规则排列第12页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池等效电路：太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理 （1）第13页，共19页，编辑
6、于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理开路电压：Voc：open circuit voltage短路电流：Isc：short circuit current最大输出功率：Pmax最大输出功率对应电压：Vmax最大输出功率对应电流：Imax填充因子FF：fill factorFF=Vmax*Imax/（Voc*Isc）效率PCE=Pmax/I入射第14页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理串联电阻：体电阻，接触电阻。受材料本身、扩散、丝网印刷、烧结工艺的影响并联电阻：漏电流影
7、响，受到扩散、去边结工艺的影响 串联电阻和并联电阻共同影响太阳能电池的效率，其中并联电阻主要影响电池的开路电压：那么可见：若想获得高的短路电流，就需要串联电阻越小，并联电阻越大。第15页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理Rs的影响第16页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理短路电流即在光电流曲线上，电压为零时的电流值，内建电势决定了太阳能电池的激子分离能力开路电压就是用来测量内建电势的，内建电势或者材料的禁带宽度对于短路电流和开路电压的影响是相反的，因此选用适合的材料获得更高效率的太阳能电池，如砷化镓太阳能电池的效率可达40%以上。第17页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理影响太阳电池转换效率的因素 禁带亮度 温度 复合寿命 光强 掺杂浓度及剖面分布 串（并）联电阻 金属栅和光反射 第18页，共19页，编辑于2022年，星期五Jiechen Shine太阳能电池培训太阳能电池培训基本原理基本原理第19页，共19页，编辑于2022年，星期五