提高太阳能电池的转换效率方法

1、 概述 太阳能光伏发电 提高转换效率方法 概述 l太阳能前景 l应用方面 l太阳能成果 概述太阳能前景 随着经济的发展、社会的进步，化石能源的供不 应求，人们对能源提出越来越高的要求，寻找 新能源成为当前人类面临的迫切课题 。照射在 地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在 地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的 消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之 不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产 生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。 概述太阳能的前景 l太阳能的优点 1.普遍性 2.无害性 3.巨大性 4.长久性 l太阳能的缺点 1.照射的能量分布密度小 2.不稳定性 3. 效率低

2、4.成本高 概述太阳能的前景 在各国政府的扶持下， 世界太阳能电池产量 快速增长，1995- 2005年间，全球太阳 能电池产量增长了17 倍。2010年全球太阳 能电池的年产量较 2005年的年产量增长 6.3倍，整个行业的销 售收入增长3.5倍。 概述太阳能前景 目前从能源供应安全和清洁利用的角度出发， 世界各国正把太阳能的商业化开发和利用 作为重要的发展趋势。欧盟、日本和美国 把2030年以后能源供应安全的重点放在 太阳能等可再生能源方面。预计到2030 年太阳能发电将占世界电力供应的10%以 上，2050年达到20%以上。大规模的开 发和利用使太阳能在整个能源供应中将占 有一席之地。

3、概述应用方面 l太阳能光伏发电 l太阳能热发电 l太阳能热水器 l太阳能灶 概述太阳能成果 我国光伏发电产业迅猛发展。到2007年年底，全 国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦，从 事太阳能电池生产的企业达到50余家，太阳能 电池生产能力达到290万千瓦，太阳能电池年产 量达到1188MW，超过日本和欧洲，并已初步 建立起从原材料生产到光伏系统建设等多个环 节组成的完整产业链，特别是多晶硅材料生产 取得了重大进展，突破了年产千吨大关，冲破 了太阳能电池原材料生产的瓶颈制约，为我国 光伏发电的规模化发展奠定了基础。 概述太阳能成果 2007年，中国太阳能热水器产量的增长速 度约为30%，年产量

4、达2340万m2，总保 有量约为10800万m2。2007年，太阳能 热水器市场销售额约为320亿元人民币， 产值亿元人民币以上的企业有20多家。太 阳能热水器的出口额增长约为28%， 6500万美元左右，产品出口欧洲、美洲、 非洲、东南亚等50多个国家和地区 太阳能光伏发电 n光伏发电装置 n光伏电池原理 n光伏电池特性 n光伏电池类型 光伏发电装置 太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件 （阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户即 照明负载等组成 光伏发电装置 光伏电池原理 n光伏电池板是光伏发电系统中的核心部分，也 是光伏发电系统中价值最高的部分。其作用是 将太阳能转化为电能，或送往蓄电池

5、中存储起 来，或推动负载工作。光伏电池板的质量和成 本将直接决定整个系统的质量和成本。 光伏电池原理 n光伏电池的发电原理是利用了光生伏特效应。 它实质上是一个大面积的PN结，当光照射到 PN结的一个面，例如P型面 时，若光子能量大 于半导体材料的禁带宽度，那么P型区每吸收 一个光子就产生一对自由电子和空穴，电子-空 穴对从表面向内迅速扩散，在结电场的作用下， 最后建立一个与光照强度有关的电动势 光伏电池原理 光伏电池原理 光伏电池特性 n光谱特性：光电池对不同波长的光的灵敏度是 不同的。 n光照特性：光电池在不同光照度下，其光电流 和光生电动势是不同的 n温度特性：电池的开路电压和短路电流随

6、温度 变化的情况。 光伏电池类型 n单晶硅光伏电池 n多晶硅光伏电池 n非晶硅光伏电池 n铜铟锡光伏电池 n砷化镓光伏电池 n碲化镉光伏电池 光伏产业目前最大的挑战是如何提高光伏电池转换效 率，降低成本。 影响光伏电池转换效率的因素 o 制作电池的材料 o 光伏电池的制程 o 电池的表面处理 o 电池板角度处理 提高转换效率的方法 电池与接线的电阻 电池与接线间的电阻对太阳能电池转换效率的 高低影响十分显著。尤其太阳能电池模块是 由多个电池串联而成，因此接点电阻影响甚 巨。 因此，可在采用模块设计时改进横向 布线及电池极板等布线结构，以降低电阻。 并透过缩小电池单元间隔、加大电池单元的 排列密

7、度，提高模块的转换效率。此外，也 可将金属电极埋入基板中，以减少串联电阻 提高转换效率的方法 o 串叠型电池 把两个或两个以上的元件堆栈起来，能够吸收 较高能量光谱的电池放在上层，吸收较低能 量光谱的电池放在下层，透过不同材料的电 池将光子的能量层层吸收，减少光能的浪费 并获得比原来更多的光能。 提高转换效率的方法 o 抗反射层 在太阳能电池的表面，会镀上一层抗反射层， 主要的作用在于让太阳能吸收的过程当中， 仅少量的反射造成光能流失 提高转换效率的方法 o 表面粗化处理 、 将表面制成金字塔型的组 织(Pyramid Texture) 结构，可增加表面积， 吸收更多太阳光。 提高转换效率的方

8、法 o 电极形状 将不透光的金属电极作成手指状(finger)(图三) 或是网状，经过层层反射，可使大部分的入 射阳光都能进入半导体材料中 提高转换效率的方法 o 光感度特性 太阳能电池的光伏变换与光波长存在一个感 度特性。实验证明理想材料对波长为0.5到 1um之间的光感度最强。所以在进行光电化 时，尽可能满足其感光度最好的条件。 提高转换效率的方法 o 固定式太阳能光电版 由于所处纬度的不同，太阳照射角度不同，因此太 阳能光电板的架设角度也会影响到光电板吸收阳光 的效益。若是处于赤道上，光电板须平放在水平面 上的日照效益最高，而台湾位于北回归线上，纬度 为北纬23.5 度。加上白天太阳由东方升起后，行 进的轨道会在台湾的南方，所以架设太阳能光电板 将板面朝南并将仰角设定为23.5 度，将可以得到 最大的日照效益 提高转