晶體硅太陽(yáng)能電池的基本原理(編輯修改稿)
2025-02-08 13:24 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 n結(jié)的光生伏特效應(yīng) 。 只要光照不停止 ， 這個(gè)光生電壓將永遠(yuǎn)存在 。 confidential 太陽(yáng)電池的基本工作原理 光電轉(zhuǎn)換的物理過(guò)程： （ 1） 光子被吸收 ， 使 PN結(jié)的 P側(cè)和 N側(cè)兩邊產(chǎn)生電子 空穴對(duì) （ 2） 在離開(kāi) PN結(jié)一個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度以內(nèi)產(chǎn)生的電子和空穴通過(guò)擴(kuò)散到達(dá)空 間電荷區(qū) （ 3） 電子 空穴對(duì)被電場(chǎng)分離 ， P側(cè)的電子從高電位滑落至 N側(cè) ， 空穴沿著相反的方向移動(dòng) （ 4） 若 PN結(jié)開(kāi)路 ， 則在結(jié)兩邊積累的電子和空穴產(chǎn)生開(kāi)路電壓 confidential 晶硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu) confidential confidential 由于半導(dǎo)體不是電的良導(dǎo)體 ， 電子在通過(guò) p－ n結(jié)后如果在半導(dǎo)體中流動(dòng) ， 電阻非常大 ， 損耗也就非常大 。 但如果在上層全部涂上金屬 ，陽(yáng)光就不能通過(guò) ， 電流就不能產(chǎn)生 ， 因此一般用金屬網(wǎng)格覆蓋 p－ n結(jié) （ 如圖 柵狀電極 ） ， 以增加入射光的面積 。 另外硅表面非常光亮 ， 會(huì)反射掉大量的太陽(yáng)光 ， 不能被電池利用 。為此 ， 科學(xué)家們給它涂上了一層反射系數(shù)非常小的保護(hù)膜 ， 將反射損失減小到 5％ 甚至更小 。 一個(gè)電池所能提供的電流和電壓畢竟有限 ， 于是人們又將很多電池 （ 通常是 36個(gè) ） 并聯(lián)或串聯(lián)起來(lái)使用 ，形成太陽(yáng)能光電板 。 confidential 太陽(yáng)能電池的電學(xué)性能 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件 光源輻照度： 1000W/m2 測(cè)試溫度： 250C confidential 太陽(yáng)電池等效電路 Rse表示來(lái)自電極接觸 、 基體材料等歐姆損耗的串聯(lián)電阻 Rsh表示來(lái)自泄漏電流的旁路電阻 RL表示負(fù)載電阻 ID表示二極管電流 IL表示光生電流 晶體硅太陽(yáng)電池的等效電路 confidential seLDshV + I RI = I + I +R根據(jù)等效電路 將 pn結(jié)二極管電流方程 ??????qVn kTD0I = I e 1代入上式的輸出電流 ??????seq( V + IR )sen kTL0shV + I RI = I I e 1 R式中 q為電子電量 ， k為波爾茲曼常數(shù) ， T為絕對(duì)溫度 ，n為二極管質(zhì)量因子 。 理想情況下 ， Rsh→∞ ,Rse→ 0 ??????seq( V + IR )n kTL0I = I I e 1 confidential 太陽(yáng)電池的主要技術(shù)參數(shù) 伏安特性曲線（ IV曲線） 當(dāng)負(fù)載 RL從 0 變化到無(wú)窮大時(shí) ， 輸出電壓 V 則從 0 變到 VOC，同時(shí)輸出電流便從 ISC變到 0， 由此得到電池的輸出特性曲線 太陽(yáng)能電池的伏安曲線 電池產(chǎn)生 的電能 M vm Im 0 confidential 最大功率點(diǎn) m m m axP = IU = PM點(diǎn)為改太陽(yáng)電池的最佳工作點(diǎn) 太陽(yáng)能電池的伏安曲線 電池產(chǎn)生 的電能 M vm Im 0 confidential 短路電流 是指當(dāng)穿過(guò)電池的電壓為零時(shí)流過(guò)電池的電流 （ 或者說(shuō)電池被短路時(shí)的電流 ） 。 通常記作 ISC。 短路電流源于光生載流子的產(chǎn)生和收集 。 對(duì)于電阻阻抗最小的理想太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō) ， 短路電流就等于光生電流 。 因此短路電流是電池能輸出的最大電流 。
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