太阳电池的基本原理.

1、2/1基本的光电物理貝子原子的结构2电阻率62.2硅的原子结构在二维空间中原子键示意图(a)在室温之下(b)共价键破坏.带负电的电子被释放岀，于是Si 具有导体性质2.3半导体的能带理论66半导体的导电能力与能隙有关被激發到海帶的丁然血r能咏(Eg)=1.12 eVSi的能带图掺杂n型半导体FU夕竦f彷垃Mt上常旳H典ntSIHW(Ec)= n 12®v6掺杂p型半导体(b)tfJtK eoi-i U eV2.4 pn结空乏闊、半半号简 O f叭 : OOOOO受粗環o倆離（-°相洞。范r正向偏压作用下，会发生什么情况？在空间电荷区内的电场方向由N型指向p型区，如果入射光子

2、在此 区域内被吸收产生电子，空穴对时，电子会因为内建电场的影响而 向N型区漂移，同样的，空穴也因为内建电场的影响而向p型区漂私这样的一种漂移电流就是所谓的光电流（光电流NTP）2.5太阳电池的发电原理IIIAM利用半导体产生pn结来获 得电位掺少量的硼原子 做基板然后高温热扩散把浓度稍 高硼的磷参入p型基板内一个传统太阳电池结构示意12 (命当太阳光照射太阳电池.光子透过反射膜，到达Si表面.光子能量被N型Si层的导带电子.使得它脱离轨道产生大星的自由电子，这些电子移动产生光电流.也就是PN结电位差.如果用线连接起来.构成一个回路 PN二极管二端的金属接触用金属线直接连接，短路(short )

3、 circuit)也是光电流j：二级管二端的金属不相连，开路(open circuit)开路电压£：太阳电池需要阳光才能作用，所以使用上大都是将太阳电池/ 与蓄电池使用。):太阳电池是直流电，装直交流转换器，才可以形成较大的电 流电压142.6太阳光的光谱照度太阳光的强度与光谱决定其输出功率一光谱照度: 每单位波长每单位面积的光照功率 W/m2um“太阳光的强度是所有波长每单位面积的光照功率: W/m2太阳正常辐射：925W/m22.7太阳电池的电路模型:一个理想二极管，电流与电压的关系心厶（严-1）/电流大小，V为电压，为饱和电流，Vr=kT/q二极管的正电流方向：p型流向N型。

4、电压的正负值定义为P型端电压N型端电压 所以太阳电池在运作，电压写正值，电流为负：光电流，负向电流辭離流If负载短路电流无光照，lL =0,太阳电池就形同一个二极管.短路时，电压为0 )SC =_仏当太阳电池处于短路状态时，短路电流应该等于入射光源所产生 的光电流，若太阳电池处于开路状态，因此电流值I为0开路电压-也氏±+丄)17以上是理想化状态，在实际面上，太阳电池元件 本身尚存在串联电阻及分流电阻因此可以用一个 等效电路来代替。心而且在半导体与金属接触间，也存在电阻，这些 电阻就如串联电阻。:太阳电池元件的电路之间，或多或少会存在漏电 流18:28.1最大功率点太阳电池可以在不同

5、电压V与电流I之下操作，最大输出功率/=K,xim测试条件：I1. 使用1000W/m2的日照辐射度2. 使用AM的1.5的固定太阳辐射光谱大小，固定光源种类测试温度为25°C 2.8.2能量转换效率(太阳能电池的输出功率/入射的太阳光功率)X100%py xiy xl=二 X1 ()0% =_X 1(X)% =X 1(X)%PgPgA xEE为标准条件下的日照辐射量W/m2, Ac为太阳电池面积越高的转换效率，代表跟多的电力被产生。目前各种太阳电池的最高效率：单晶硅24.7%,多晶硅19.8非晶硅14.5%,碑化稼25.7%,硒化稼锢铜18.8%例如：一个尺寸为125*125mm的

6、硅晶太阳电池的峰值功率约2.66W21 (太屬池樓竦舉F材料!市4M9組發It鰹效ST 169( silicon)!门iWA隅尢霍系統中雁用爪!3腹泛Z材H帖禺矽AKMt池1220%多品f%Si)10-1»%非禺M太陽龜他sm siGc > sin、sio6-9%多化合物(Compound);應用於太空及聚光型太編光 雄系炊馆禺化介期池GaAs、InPIX-MTi多杲化合初末用怨池CdS CdTc、Culnsc10-12%余米及& Organic):用絵有棣太RHt池尙M硏TiOj|%WT22 I22 I目前商业化的太阳电池的转换效率范围22 I 2.8.3填充系数：太

7、阳电池整体行为的参数厂 PV x I Z7x A x E-V x/ _V x/ V x7oc scoc ycoc jc它表示了最大输出功率点所对应的矩形面积在Voc和Isc 所组成的矩形面积中所占的百分比。特性好的太阳能 电池就是能获得较大功率输出的太阳能电池，也就是 Voc, Isc和FF乘积较大的电池。对于有合适效率的电 池，该值应在0.70-0.85范围之内，23太阳电池的电压电流特性图，红线部分为在受到日光照 时的电流与电压曲线填充系数FF代表黄色四方形面积桎 蓝色四方形面积之比率F接近1越好严-：2.9量子效率量子效率代表当光线照射到太阳电池表面时，有多少比率 的光子可有效的转换为电子空穴对。2.9.1造成转换效率损失的原因1反射损失2表面再结合损失3内部再结合损失4串联电阻损失5电压因子损失25: 2.9.2提高转换效率的方法ll减少光线自半导体材料表面反射a在太阳电池表面加上一层抗反射层。b将电极做成手指状，可