第二章光伏电池及其特性

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光伏电池的种类和特性

光伏电池的种类和特性随着对可再生能源的需求不断增加，光伏电池作为太阳能转化为电能的主要设备之一，受到了广泛关注。

光伏电池具有不同的种类和特性，本文将对其进行介绍和分析。

一、多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的一种光伏电池。

它由高纯度的多晶硅材料制成，具有良好的光电转换效率和较低的制造成本。

多晶硅太阳能电池可以应用于各种规模的太阳能发电系统，并在工业和民用领域得到广泛使用。

多晶硅太阳能电池的特点是稳定可靠，寿命较长。

它的光电转换效率通常在15%到20%之间，虽然与其他一些高效率太阳能电池相比稍低，但其成本更为合理，所以在市场上占据了很大的比例。

此外，多晶硅太阳能电池耐用、适应性广，适用于各种气候条件和环境。

二、单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是一种由单晶硅制成的太阳能电池。

相较于多晶硅太阳能电池，单晶硅太阳能电池的晶体结构更为完美，所以具有更高的光电转换效率。

它的光电转换效率一般可以达到20%以上，甚至有些高端产品能达到25%左右，是目前市场上效率最高的太阳能电池之一。

然而，由于单晶硅太阳能电池的制造工艺相对复杂，成本相对较高，使用范围相对较窄。

因此，单晶硅太阳能电池主要应用于对光电转换效率要求较高的应用场景，如太空航天等高端领域。

三、薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种采用薄膜材料制成的太阳能电池，如硒化铟镉(CdTe)太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池等。

薄膜太阳能电池具有制造工艺简单、成本相对较低的优势。

此外，薄膜太阳能电池在低光条件下的光电转换效率相对较高，适用于一些光照不稳定的环境。

然而，薄膜太阳能电池的整体光电转换效率相对较低，通常在10%到15%之间，不如多晶硅和单晶硅太阳能电池。

此外，由于薄膜材料的较低光吸收率，薄膜太阳能电池在面积限制和功率输出方面存在一定的局限性。

四、有机太阳能电池有机太阳能电池是一种利用有机分子材料制成的太阳能电池。

相较于传统硅基太阳能电池，有机太阳能电池具有柔性、轻薄等特点，可以制造成卷曲、透明等形式。

光伏电池的分类及其特点

光伏电池的分类及其特点光伏电池作为一种将太阳能转化为电能的装置，被广泛应用于各个领域。

根据不同的制作材料和工艺，光伏电池可以分为多种类型，每种类型都有其独特的特点和应用场景。

本文将对光伏电池的分类及其特点进行详细介绍。

一、单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的光伏电池之一。

其制作工艺复杂，需采用单晶硅片制成。

单晶硅太阳能电池具有高转换效率、较长的使用寿命和良好的稳定性等特点，是供电效果最佳的一种太阳能电池。

此外，单晶硅太阳能电池较为适用于能量密集型的应用场景，如家庭光伏发电系统和工业用途。

二、多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是另一种常见的光伏电池类型。

相较于单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池的制作工艺相对简单，成本较低。

多晶硅太阳能电池的转换效率较单晶硅太阳能电池略低，但在大面积光伏发电场所的应用中，多晶硅太阳能电池具有较大的优势。

此外，多晶硅太阳能电池可通过拼接多块硅片来增加输出功率，适用于大规模光伏发电项目。

三、薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池采用非晶态硅或其他半导体材料制成薄膜，并直接将其吸附在光伏电池基板上。

薄膜太阳能电池具有制作工艺简单、重量轻、柔性强等特点，可以更好地适应不规则曲面的安装环境。

然而，薄膜太阳能电池的转换效率相对较低，且衰减速度较快，适用于对成本和可塑性要求较高的应用场合，如建筑物外墙、可穿戴设备等领域。

四、有机光伏电池有机光伏电池采用有机高分子材料制成，具有低成本、制造工艺简单和可大面积生产的优势。

然而，有机光伏电池的转换效率相对较低，稳定性较差，寿命短暂。

目前，有机光伏电池主要应用于低功率设备和可穿戴电子产品。

五、其他类型光伏电池除了以上常见类型的光伏电池，还有许多其他类型的光伏电池正在被研究和开发。

例如，染料敏化太阳能电池利用染料吸收光能，并间接将其转化为电能；钙钛矿太阳能电池采用钙钛矿结构的材料制成，具有高效率和低制造成本的优势。

这些新型光伏电池类型在转换效率、稳定性和可制造性方面都有不同程度的突破和发展。

光伏电池的电容特性与频率响应

光伏电池的电容特性与频率响应光伏电池（Photovoltaic Cell）是一种能够将阳光直接转换为电能的装置，其电容特性和频率响应对于其性能和应用具有重要意义。

本文将探讨光伏电池的电容特性和频率响应以及对于光伏系统的影响。

一、光伏电池的电容特性光伏电池的电容特性是指其电容器的特性，即光伏电池对于电荷量的储存和释放能力。

光伏电池的电容特性主要由PN结的结电容和界面电容组成。

1. 结电容：光伏电池是由PN结组成的，PN结具有电容效应。

当反向偏置或正向偏置时，PN结的电容值不同。

在正向偏置情况下，PN 结电容较小，而在反向偏置情况下，PN结电容较大。

2. 界面电容：光伏电池的结构中存在着材料之间的界面，这些界面会形成微观的电容。

界面电容会受到材料组分、表面形貌和杂质等因素的影响。

光伏电池的电容特性对其在光电转换过程中的响应速度和输出特性有重要影响。

较大的电容可以提高电荷的储存能力和载流子的传输速度，从而提高光伏电池的效率。

二、光伏电池的频率响应光伏电池的频率响应是指光伏电池对于不同频率光信号的响应能力。

光伏电池在不同频率下的响应能力会影响其在不同条件下的输出电压和电流。

在常见的光源光照下，光伏电池的频率响应主要受到多个因素的影响：1. 光子的能量：不同频率的光子携带的能量不同，光伏电池对于不同能量的光子的响应能力也不同。

2. 载流子的寿命：光伏电池中，载流子的寿命会影响其在较高频率下的响应速度。

较长的载流子寿命可以使光伏电池在高频率光照条件下保持较稳定的输出电流。

3. 电容特性：前文提到过，光伏电池的电容特性影响其对于频率变化的响应速度。

较大的电容可以使光伏电池在高频率下保持较稳定的输出。

光伏电池的频率响应特性对于其在光伏系统中的应用具有重要意义。

光伏电池在不同频率下的响应能力决定了其在不同光照条件下的稳定性和效率。

总结：光伏电池的电容特性和频率响应对于其性能和应用具有重要影响。

电容特性主要受到PN结的结电容和界面电容的影响，而频率响应则由光子能量、载流子寿命和电容特性等因素共同决定。

光伏电池的基本知识

光伏电池的基本知识一、光伏电池分类1、按结构分类：同质结太阳电池，异质结太阳电池，肖特基太阳电池2、按材料分类：硅太阳电池，敏化纳米晶太阳电池，有机化合物太阳电池，塑料太阳电池，无机化合物半导体太阳电池3、按光电转换机理：传统太阳电池，激子太阳电池二、光伏电池的特点1、优点：无枯竭危险；绝对干净（无污染，除蓄电池外）；不受资源分布地域的限制；可在用电处就近发电；能源质量高；使用者从感情上容易接受；获取能源花费的时间短；供电系统工作可靠。

2、缺点照射的能量分布密度小；获得的能源与四季、昼夜及阴晴等气象条件有关；造价比较高。

三、工作原理太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。

以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段。

太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴--电子对。

在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。

太阳能电池板发的电--交网逆变器--电网.或离网系统:太阳能电池板-太阳能控制器-蓄电池-逆变器-负载使用。

图1 光伏电池工作原理电路图四、应用上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电。

上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。

如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。

欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。

太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。

1、用户太阳能电源1.小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等；2. 3-5KW家庭屋顶并网发电系统；3.光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

光伏电池及其特性讲解

-
下电极
4. 进入电池深处，距离PN结较远的地方被吸收生成电子-空穴对的光线，与2类似，无用。 5.被电池吸收，但能量较小不能产生电子-空穴对的那部分光线，只能使电池加热，温度上升。
6.没有被吸收透射部分。
光伏电池的工作原理
光生载流子形成电流的过程
太陽光發電(Photovoltaic)原理 (II)
导体、半导体和绝缘体
导体
金属钠
金属镁
导体、半导体和绝缘体
绝缘体价电子都在满带，导带是空的，而且满带顶与导带底之间的能量间隔（即禁带宽度）大。禁带宽度≥5eV 在外电场作用下，满带中的电子不能越过禁带跃迁到导带中，故不能导电。
Eg
导体、半导体和绝缘体
半导体满带被电子充满，导带是空的，便禁带宽度很窄。由于禁带宽度小，因此当光照或在外电场作用下，使满带上的电子，很容易跃迁到导带上，使原来空的导带充填电子，同时在满带上留下空穴。
当参与扩散运动的多子数目和参与漂移运动的少子数目相同时，达到动态平衡，就形成了PN结。
PN结受光照后，光伏效应
半导体吸收光能产生带正电和负电的粒子（空穴和电子），在内建电场作用下，电子（－）朝 N 型半导体汇集，而空穴（＋）则朝P型半导体汇集。如果外电路处于开路状态，那么这些光生电子和空穴积累在 pn 结附近，使 p 区获得附加正电荷，n区获得附加负电荷，这样在 pn 结上产生一个光生电动势。
Li原子电子构型是1s22s1
2s 能量
2s带半充满（导带）禁带
1s
1s带全满（满带） Li能带示意图
能带中的电子分布
满带：能带中所有能级（轨道）均有电子占据，为由充满电子的原子轨道能级所形成的低能量能带。空带：能带中所有能级（轨道）均无电子占据。禁带：不允许有电子占据的能量范围。禁带宽度（满带与空带的能量间隔）称为带隙。

第2章光伏电池与光伏阵列

16济南大学物理学院20171021二光照特性温度不变光伏电池在不同日照强度下的输出特性曲线温度不变光伏电池在不同日照强度下的功率曲线17济南大学物理学院20171021三温度特性照度不变光伏电池在不同温度下的输出特性曲线照度不变光伏电池在不同温度下的功率曲线18济南大学物理学院2017102125阴影条件下光伏阵列的输出特性251热斑现象分析19济南大学物理学院2017102120济南大学物理学院20171021当两电流不等的电流源串联时电流大的电流源会向电流小的电流源倒灌电流
2021/4/11
济南大学物理学院
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2.4 光伏电池的转换效率及其影响因素
2.4.1 光伏电池的转换效率
光伏电池的转换效率是光伏电池的输出功率P与
投射到电池表面上的全部光功率Pin之比。其值取决于工作点，通常采用效率的最大值作为光伏电
池的效率。
Um Im UmIm 100 %
Pin
SAall
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其中：
qE
IVD I D0 (e AKT 1)
式中，q为电子电荷，1.6×10-19C；K为玻尔兹曼常数，1.38×10-23J/K；A为常数因子（正偏电压大时 A值为1，正偏电压小时为2），E电池电动势。
I DO为光伏电池无光照时的饱和电流
Is
IV
D
R
I
s
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二、光照特性
温度不变，光伏电池在不同日照强度下的输出特性曲线
温度不变，光伏电池在不同日照强度下的功率曲线
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三、温度特性
照度不变，光伏电池在不同温度下的输出特性曲线

第二章光伏电池模型及MPPT技术原理

第二章光伏电池模型及MPPT技术原理光伏电池是能够将太阳光能转化为电能的电子器件，其输出功率尤其受光照强度、电子器件温度的阻碍。

为了将太阳能最大限度地转化为电能，提高光伏电池的光电转化效率，对光伏电池的最大功率点跟踪那么是光伏发电系统的关键技术之一。

为了进行最大功率点跟踪，必需对光伏电池的工作原理和特性进行详尽的研究，了解其是如何将太阳光能转化为电能，其转化进程受哪些因素的阻碍，和如何提高光电转化的效率。

基于此，研究光伏电池的工作特性势在必行。

一、太阳能光伏电池模型一、光伏电池的工作原理光伏电池的大体结构是PN结，当受到外界光照时，PN结会产生电动势，这种现象就称为光生伏特效应。

当太阳光照射到光伏电池表面时，一部份光子被反射归去，如光子1；一部份光子会在离PN结较远的地址被吸收，如光子2，它们在复合还原的进程中无法产生电动势；一部份光子因其本身动能较小，在刚进入PN结时，就被吸收，无法产生电动势，而且会使光伏电池本身的温度升高，如光子3；还有一部份光子在射入光伏电池没有被吸收，如光子4；而真正产生电动势的是那些在PN结周围被吸收的光子，如光子5；在PN结内部原子的价电子受到太阳光子的激发产生处于非平稳状态的空穴-电子对，在PN结内部形成势垒电场，现在，咱们能够把空穴明白得为正电荷，电子明白得为负电荷，当空穴-电子对处在势垒电场时，会受到电场力的作用，使得空穴向P区漂移，而电子那么向N区漂移，至此，在PN结周围会形成一个与势垒电场相反的光生电场。

光生电场的一部份与势垒电场相抵消，另一部份那么使得P区带正电，N 区带负电，而在P区和N区之间，就产生了电动势，只要在外部接上负载，即能够向负载输出直流电，形成一个小小的直流电源，使负载取得电能。

以上的整个进程确实是光生伏特效应，而这一样也是光伏电池的大体工作原理。

图2-1 PN结受光照激发空穴-电子对图图2-2 光伏电池的光生伏特效应图二、光伏电池模型光伏电池模型有两类，一类是物理模型，另一类是外部特性模型。

光伏电池的种类及其特点

光伏电池的种类及其特点随着人们对清洁能源的需求不断增加，光伏电池作为一种有效的可再生能源技术，正受到越来越多的关注。

光伏电池的种类繁多，每种电池都有其独特的特点和应用领域。

本文将介绍几种常见的光伏电池，以及它们的特点。

1. 单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是目前最常见的光伏电池之一。

它采用高纯度的硅材料制造而成，外观呈深蓝色。

单晶硅太阳能电池的效率相对较高，可以达到18-20%，并且在高温环境下有着较好的性能稳定性。

然而，由于制造工艺复杂，成本较高，因此价格也相对贵。

2. 多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是另一种常见的光伏电池类型。

它由多晶硅材料制造而成，外观呈淡蓝色。

多晶硅太阳能电池的制造工艺相对简单，成本较低，因此价格相对较实惠。

然而，多晶硅太阳能电池的效率通常略低于单晶硅太阳能电池，大约在15-17%之间。

3. 薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种相对较新的光伏电池种类。

它采用非晶硅、铜铟镓硒等材料制造而成，外观非常薄且柔软。

薄膜太阳能电池制造工艺灵活多样，可以制作成卷曲、弯曲的形状，适用于特殊应用场景。

然而，薄膜太阳能电池的效率相对较低，通常在10-12%左右。

4. 高效率太阳能电池除了单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池，还有一些最新的高效率太阳能电池不断涌现。

例如，钙钛矿太阳能电池因其高效率和低成本而备受关注。

钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率，可以达到23%以上，同时制造工艺相对简单，成本相对低廉。

然而，钙钛矿太阳能电池目前还面临稳定性和寿命等问题亟待解决。

综上所述，不同种类的光伏电池各有其特点和应用领域。

单晶硅太阳能电池高效而稳定，适用于需求高效能源的场景；多晶硅太阳能电池价格相对较低，适用于大规模应用；薄膜太阳能电池柔性便携，适用于特殊形状需求；高效率太阳能电池具有更高的效率，但目前仍需解决一些稳定性和寿命的问题。

随着科技的不断进步和研发的深入，光伏电池的种类和特点还将继续扩展和改进，为清洁能源发展做出更大贡献。

光伏电池的光电特性与光衰减

光伏电池的光电特性与光衰减光伏电池作为一种转换太阳能为电能的设备，在可再生能源领域起着极其重要的作用。

光伏电池的效率和性能直接影响着太阳能的利用效果。

为了充分了解光伏电池的工作原理和性能特点，本文将重点讨论光伏电池的光电特性和光衰减。

概述光伏电池是一种将太阳能转化为电能的半导体器件，其基本工作原理是利用光生电效应将光能转化为电能。

在光照条件下，光伏电池会产生电流和电压。

在实际应用中，光伏电池主要由硅、薄膜和多结等不同材料制成，各种不同类型的光伏电池都有其特定的光电特性和光衰减。

光电特性1. 光伏效应光伏效应是光伏电池转换太阳能为电能的基本方法。

当光照射到光伏电池的表面时，光子被吸收并激发电子从价带跃迁到导带，产生电子空穴对。

由于电子在电场作用下会沿着电流方向运动，因此光伏电池可以产生电流。

2. 光伏电池的IV特性曲线光伏电池的IV特性曲线描述了光照强度和输出电流的关系。

当光照强度不断增大时，输出电流也会随之增大，但在一定范围内，输出电流与光照强度间的关系并非线性。

光伏电池工作于其最大功率点时，可以获得最大的输出功率。

3. 填充因子光伏电池的填充因子是衡量其电能转化效率的重要指标。

填充因子（FF）定义为光伏电池IV特性曲线上实际输出电流和电压与其最大输出电流和电压之比。

填充因子越大，光伏电池的效率越高。

光衰减光衰减是指光线通过介质或材料时的强度衰减现象。

在光伏电池中，光衰减会对光照强度和能量转换效率产生影响。

1. 光衰减的影响因素光衰减的主要影响因素包括材料的吸收、散射和透射等。

材料的吸收会使部分光能转化为热能而不是电能，从而降低光伏电池的效率。

散射会导致光线在材料中的方向改变，减少光线通过光伏电池的可能性。

透射是指光线穿过材料而不被吸收或散射，透射率的大小也会影响光衰减的程度。

2. 光衰减的衡量标准在光伏电池的光衰减研究中，通常使用直射光衰减系数（AM1.5G）来衡量光衰减的程度。

直射光衰减系数表示光线通过单位厚度材料时的光衰减幅度，其数值越大，光衰减越强。

光伏电池有哪些种类？光伏电池的种类和特点介绍

光伏电池有哪些种类？光伏电池的种类和特点介绍导语：光伏电池即是我们常说的太阳能光伏电池，用于把太阳的光能直接转化为电能。

目前光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池，按照应用需求，太阳能电池经过一定的组合，达到一定的额定输出功率和输出的电压的一组光伏电池，叫光伏组件。

根据光伏电站大小和规模，由光伏组件可组成各种大小不同的阵列。

光伏电池的分类硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。

光伏电池按品种分类有以几种类型：1、单晶硅光伏电池单晶硅光伏电池是开发较早、转换率最高和产量较大的一种光伏电池。

单晶硅光伏电池转换效率在我国已经平均达到19%,而实验室记录的最高转换效率超过了24.7%。

这种光伏电池一般以高纯的单晶硅硅棒为原料，纯度要求99.9999%。

2、多晶硅光伏电池多晶硅光伏电池是以多晶硅材料为基体的光伏电池。

由于多晶硅材料多以浇铸代替了单晶硅的拉制过程，因而生产时间缩短，制造成本大幅度降低。

再加之单晶硅硅棒呈圆柱状，用此制作的光伏电池也是圆片，因而组成光伏组件后平面利用率较低。

与单晶硅光伏电池相比，多晶硅光伏电池就显得具有一定竞争优势。

3、非晶硅光伏电池非晶硅光伏电池是用非晶态硅为原料制成的一种新型薄膜电池。

非晶态硅是一种不定形晶体结构的半导体。

用它制作的光伏电池只有1微米厚度,相当于单晶硅光伏电池的1/300。

它的工艺制造过程与单晶硅和多晶硅相比大大简化,硅材料消耗少, 单位电耗也降低了很多。

4、铜铟硒光伏电池铜铟硒光伏电池是以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料，在玻璃或其它廉价衬底上沉积制成的半导体薄膜。

由于铜铟硒电池光吸收性能好，所以膜厚只有单晶硅光伏电池的大约l/100。

5、砷化镓光伏电池砷化镓光伏电池是一种Ⅲ-V族化合物半导体光伏电池。

与硅光伏电池相比,砷化镓光伏电池光电转换效率高，硅光伏电池理论效率为23%,而单结砷化镓光伏电池的转换效率已经达到27%;可制成薄膜和超薄型太阳电池，同样吸收95%的太阳光,砷化镓光伏电池只需5-10μm的厚度,而硅光伏电池则需大于150μm。

第二章-光伏电池及其特性资料

4.Id为暗电流。
测试输出特性
等效电路图的理想形式
由于电路中无电源，电压
P
U=IR实际加在太阳电池的结上，
即结处于正向偏置。一旦结处
N
于正向偏置时，二极管电流
Id=I0[exp(qU/nkT)-1]朝着与光
激发产生的载流子形成的光电
流Iph相反的方向流动。
(1) 因而流入负载电阻的
I I p h I d I p h I 0 e x p q U n k T 1
在本征半导体中掺入某些微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著变化。其原因是掺杂半导体的某种载流子浓度大大增加。
硅原子磷原子
N型半導體
Si Si
自由电子浓度大于空穴浓度——多数载流子（多子）
多余电子
P
Si
N型硅表示
+
P-type Semiconductor (P型半導體)
硅原子空穴
空穴被认为带一个单位的正电荷，并
Iph Id
Ud Rsh
光伏电池的等效电路图
IphI0 exp qU A kT ILR S 1 U R sd h
series resistance shunt resistance
串联电阻并联电阻
负载 load
反向饱和电流
指给PN结加一反偏电压时，外加的电压使得
PN结的耗尽层变宽，结电场（即内建电场）变大，
photovoltaic cells
2.1 Principle of Solar Cells
2.1.1半导体的基础知识
半导体 —导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。本征半导体 —纯净的半导体。如硅、锗单晶体。掺杂半导体 --
What are Semiconductors?

第二章--光伏电池板的电学特性

第二章光伏电池板的电学特性光伏(PV)效应是指，在两种不同材料的公共结被光子辐射照射后，便在这两种材料之间产生了电动势。

光伏电池则将光直接转换为电。

法国的一位叫做Becquerel的物理学家在1839年发现了光伏效应，但一直停留在实验室的水平上。

直到1954年，贝尔实验室制造了第一块硅电池。

很快，它就被用于美国的空间项目中，因为它单位重量具有较高的发电容量。

从此，光伏电池就被广泛应用于地球轨道卫星中，将日照转换为电能。

在空间应用成熟之后，光伏技术如今融人到地面应用中，在全球范围内为郊区发电以及为公共电网供电。

2-1 光伏电池光伏电池的物理机理与经典的PN结二极管非常类似。

当结吸收光时，被吸收的光子转换成材料的电子—质子系统，并产生载流子，分散在结中。

载流子可能是电解液中的电子－离子对，也可能是固体半导体材料中的电子－空穴对。

结中的载流子产生了电动势梯度，被电场加速，并通过外电路形成环流。

电流的二次方与电路中电阻的乘积就是转换得到的电功率。

剩余的光子功率则会使得电池的温度升高，并散发到环境中。

光伏电动势的来源是两种相互绝缘的材料中电子的化学电势差，称为费米能级。

当两种材料结合到一起时，结就会达到一个新的热动态平衡。

这种平衡只有在两种材料中费米能级相等的情况下才能实现。

电子从一种材料流向另一种材料，直到两者间建立了一定的电压差，具有的电动势与初始的费米能级差相等。

这个电动势驱动着光电流在光伏电路中的流动。

图2-1给出了基本的电池构造。

结的两面都有金属电极，用于收集由于光子碰撞而引起的电流。

顶面(被照射)上有一层由银纤制成的薄薄的导电网格，既能收集电流，又能使得光穿过。

网格中导电纤维的间距是导电性能最大化和光阻挡最小化的折中。

导电箔(焊接)电极覆盖在底层(无光)表面和顶层的边缘。

除了基本的元件之外，构造中还有几种增强特性。

例如，电池的前面有防反射涂层，从而最大限度地降低反射，吸收尽可能多的光线；利用透明粘合剂，添加了一层玻璃表面作为机械保护。

第2章光伏电池

• 不是恒压源也不是恒流源，是非线性的， • 伏安曲线与负载曲线的交点即是电池的工作点。 • 可以移动其工作点，实现最大输出功率。
32
太阳电池性能的测试标准条件太阳电池（组件）的输出功率取决于太阳辐照度、太阳光谱分布和太阳电池（组件）的工作温度，因此太阳电池性能的测试须在标准条件（STC）下进行。测量标准被欧洲委员会定义为101号标准，其测试条件是：光谱辐照度1000W/m2 ；大气质量为AM1.5时的光谱分布；电池温度25℃。在该条件下，太阳电池（组件）输出的最大功率称为峰值功率。
8
金属与半导体的区别： • 金属的导带和价带重叠在一起，不存在禁带，在一切条件下具有良好的导电性。 • 半导体有一定的禁带宽度，价电子必须获得一定的能量（>Eg）“激发”到导带才具有导电能力。激发的能量可以是热或光的作用。 • 常温下，每立方厘米的硅晶体，导带上约有l010个电子，每立方厘米的导体晶体的导带中约有1022个电子。 • 绝缘体禁带宽度远大于半导体，常温下激发到导带上的电子非常少，固其电导率很低。
(a)光照时太阳电池的电路 (b)光照时太阳电池的等效电路 30 太阳电池的电路及等效电路
伏安特性曲线
太阳电池的电流-电压关系曲线 1-未受光照；2-受光照
常用太阳电池电流-电压特性曲线 I-电流；Isc-短路电流；Im-最大工作电流； U-电压； Uoc-开路电压；Um-最大工作电压； 31 Pm-最大功率
p-n结单向导电特性
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2.1
光伏电池的分类、结构和发电原理
2.1.1 光伏电池的分类光伏电池是由半导体材料制造的，表中是对常见光伏电池种类
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光伏电池是一种能直接把太阳的光照直接转化为电能的半导体器件，它受光照射后就会产生电流和电压。基本步骤 • 光照产生光生载流子， • 大量的光生载流子形成光生电流， • 产生光伏电池两端的电压 • 光生电流在电压的驱动下，通过外电路再回到光电池中

光伏电池

任何单位和个人发现违反本办法和国家有关规定的行为,可以向国务院能源主管部门及其派出机构投诉和举报，国务院能源主管部门及其派出机构应依法处理。
工作原理
光伏电池及系统工作原理太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴--电子对。在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。
组件的安装架设十分方便。组件的背面安装有一个防水接线盒，通过它可以十分方便地与外电路连接。对每一块太阳电池组件，都保证20年以上的使用寿命。
发展历史
术语“光生伏打”（Photovoltaics）来源于希腊语，意思是光、伏特和电气的，来源于意大利物理学家亚历山德罗·伏特的名字，在亚历山德罗·伏特以后“伏特”便作为电压的单位使用。
实现过程：
房顶的太阳能板将阳光转换为DC电流。不间断电源(UPS)将该DC能源转换为AC 220V/50Hz。
这个电能可以完全用于当地的设备，也可以部分使用，剩余的电能卖给公用事业机构，或全部卖出。
强烈建议应防止这一昂贵的设施遭受雷击。
评测方法
一、等效电路模型
PV电池的等效电路模型（如图1所示）能够帮助我们深入了解这种器件的工作原理。理想PV电池的模型可以表示为一个感光电流源并联一个二极管。光源中的光子被太阳能电池材料吸收。如果光子的能量高于电池材料的能带，那么电子就被激发到导带中。如果将一个外部负载连接到PV电池的输出端，那么就会产生电流。
超级电容发展快速，容量超大，面积反缩小，加上价格低廉，因此有部份太阳能产品开始改采超级电容为充电对象，因而改善了太阳能充电的许多问题：光伏电池充电较快速，寿命长5倍以上，充电温度范围较广，减少太阳能电池用量(可低压充电)。

太阳能光伏电池原理及特性

光 B G K
B：阳极
K：阴极
G：电流计
1 2 hν = A+ mvm 2
h:普朗克常数
：光的频率
A：逸出功
m:电子的质量 Vm:电子的平均速度
紫外线可见光红外线
波长(μm) ＜0.38 0.38～0.78 ＞0.78
比例(%) 7 47.29 45.71
太阳能电池串、并联而成的较大功率单元,输出电压满足蓄电池组的要求,具有独立连接电缆。
电池方阵将若干太阳能电池板组装在一起以满足负载功率的要求。
青海玉树县下拉秀乡50kw光伏电站
光伏器件（太阳能电池）凡能产生光伏效应的器件都称为光伏器件，其中以半导体器件的能量转换效率最高，专门称为太阳能电池。
爱因斯坦光子假说：一束光就是一束以光速运动的粒子流，这些粒子称为光子；频率为的光的每一光子所具有的能量为h,它不能再分割，而只能整个地被吸收或产生出来。
光电管
第二章太阳能
知识要点：
一、太阳能资源概述及热利用（1、2节）
二、太阳能光伏发电
1、太阳能光伏发电原理及特性（3节）
2、太阳能光伏发电系统（4、5节）
三、太阳能热发电（6节）
1、太阳能热发电原理 2、太阳能热发电系统
光电效应金属及其化合物在光照射下发射电子的现象称为光电效应。
光伏效应 1839年法国物理学家贝克勒尔意外发现，用两片金属侵入溶液构成的伏打电池在光照下会产生额外的电动势，他将这种现象称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。
光电转换效率η：等于最大输出功率与入射光的功率之比。目前硅太阳能电池的理论转换效率为33%。实际为12～15%,高效单晶硅为18～20%。

光伏电池及其特性讲解共95页

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29、在一切能够接受法律支配的人类的状态中，哪里没有法律，那里就没有自由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除法律。 ——塞·约翰逊
谢谢！
51、天下之事常成于困约，而败于奢靡。——陆游 52、生命不等于是呼吸，生命是活动。——卢梭
53、伟大的事业，需要决心，能力，组织和责任感。 ——易卜生 54、唯书籍不朽。——乔特
55、为中华之崛起而读书。 ——周恩来
光伏电池及其特性讲解
பைடு நூலகம்
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26、我们像鹰一样，生来就是自由的，但是为了生存，我们不得不为自己编织一个笼子，然后把自己关在里面。 ——博莱索
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27、法律如果不讲道理，即使延续时间再长，也还是没有制约力的。— —爱·科克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马克罗维乌斯

光伏电池的电化学特性与腐蚀效应

光伏电池的电化学特性与腐蚀效应随着能源需求的增加和环境问题的日益突出，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式备受关注。

光伏电池作为核心部件，其电化学特性和腐蚀效应对光伏电池的性能和寿命有着重要影响。

一、光伏电池的电化学特性光伏电池是一种利用光电效应转换太阳能为电能的设备。

在光伏电池中，电化学反应是电能转换的关键过程。

光伏电池的电化学特性主要包括以下几个方面。

1. 光生电化学反应光生电化学反应是指光伏电池在光照下，通过光生载流子的产生和注入，实现电荷分离和电流的产生。

在光伏电池中，光生电化学反应包括光生电荷分离和光生电流注入两个过程。

通过光照，光能被吸收，光伏电池中的半导体材料会产生光生载流子，这些光生载流子会被电场分离成电子和空穴，形成电路中的电流流动。

2. 能带结构光伏电池中的半导体材料的能带结构对其电化学特性起着决定性的影响。

能带结构决定了电子和空穴的分布状态和能级间的跃迁关系。

通过调节材料的能带结构，可以实现更高效的载流子分离和电流注入。

3. 电池效率光伏电池的电化学特性之一就是电池效率。

电池效率是指光伏电池将光能转化为电能的比例。

电池效率高意味着光伏电池能够更有效地将光能转化为电能，提高光伏发电的效果。

提高光伏电池的电池效率是当前研究的重点方向之一。

二、光伏电池的腐蚀效应光伏电池在使用过程中，可能会受到外界环境的一些腐蚀因素的影响，导致组件性能下降甚至失效。

光伏电池的腐蚀效应主要体现在以下几个方面。

1. 催化剂的腐蚀光伏电池中的催化剂，如铂、钴等，可能会受到酸碱腐蚀、氧化腐蚀等因素的影响。

腐蚀会导致催化剂的活性降低，进而影响光伏电池的电化学反应效率。

2. 电极的腐蚀光伏电池的电极通常由金属材料构成，如铜、铝等。

在湿润的环境中，电极可能会发生腐蚀反应，导致电极的性能下降。

腐蚀还会引起电极材料的释放，可能会造成电池内部的污染。

3. 环境因素的腐蚀光伏电池在使用过程中，可能会受到环境因素的腐蚀影响。

光伏电池的电流特性与填充因子

光伏电池的电流特性与填充因子光伏电池是一种能够将太阳能转化为电能的装置，应用广泛于太阳能发电领域。

了解光伏电池的电流特性与填充因子对于对其性能的评估和优化具有重要意义。

本文将探讨光伏电池的电流特性以及填充因子，旨在加深对这一技术的理解和应用。

1. 光伏电池的电流特性光伏电池的电流特性是指在不同光照强度下，电流与电压之间的关系。

在正常工作条件下，光伏电池的I-V曲线呈现出非线性的特性。

在开路电压（Voc）下，光伏电池的电流为零；而在短路电流（Isc）下，电压为零。

随着光照强度的增加，光伏电池的I-V曲线的形状发生变化，呈现出更高的电流和电压值。

同时，在光照强度不变的情况下，光伏电池的电流特性也会受到其结构、材料等因素的影响。

2. 光伏电池的填充因子填充因子是衡量光伏电池性能的重要指标之一，通常用符号FF表示。

填充因子是光伏电池I-V曲线的一个关键参数，表示了光伏电池的可利用电能的比例。

填充因子可以通过以下公式计算得出：FF = (I_mpp * V_mpp) / (Isc * Voc)其中，I_mpp是光伏电池在最大功率点（Maximum Power Point）的电流，V_mpp是光伏电池在最大功率点的电压，Isc是光伏电池的短路电流，Voc是光伏电池的开路电压。

填充因子的取值范围为0到1，数值越接近1，表示光伏电池性能越好。

3. 填充因子的影响因素填充因子的大小受到多个因素的影响，包括光照强度、温度、光伏电池的材料和结构等。

光照强度的增加会提高填充因子，但过高的光照强度可能会导致电池的过热和损坏。

温度的增加会降低填充因子，因此在设计光伏电池系统时需要考虑散热措施。

光伏电池的材料和结构也对填充因子有着重要影响，不同材料和结构的光伏电池具有不同的填充因子。

4. 填充因子的优化方法为了提高光伏电池的填充因子，可以采取以下优化方法：- 优化光伏电池的设计和制造过程，选择合适的材料和结构，以提高光伏电池的效率和填充因子。

太阳能光伏电池性能的特性分析与提升

太阳能光伏电池性能的特性分析与提升太阳能光伏电池是现代清洁能源的重要组成部分，具有环境友好、可再生和广阔的应用前景。

然而，太阳能光伏电池的性能影响着其实际的发电效果和经济效益。

因此，对太阳能光伏电池的特性进行深入分析，并提出提升性能的方法，具有重要的理论和实践意义。

一、太阳能光伏电池性能分析1. 电池效率：太阳能光伏电池的效率是衡量其性能的重要指标，定义为光能转化为电能的比例。

提高电池效率可以增加产生的电能，从而提高经济效益。

电池效率受光吸收、载流子传输和光伏效应等因素的综合影响。

2. 开路电压和短路电流：太阳能光伏电池的输出特性曲线中，开路电压和短路电流是两个重要参数。

开路电压是在光照条件下，电池未连接电路时的电压；短路电流则是在电池的两端短接时的电流。

这两个参数与材料的能带结构、光照强度和载流子浓度等因素密切相关。

二、提升太阳能光伏电池性能的方法1. 材料优化：太阳能光伏电池的性能与所使用的半导体材料密切相关。

优化材料的带隙、载流子迁移率和捕获激子能力等特性，可以提高电池的光吸收能力和光电转换效率。

目前较为常用的材料有硅、铜铟镓硒等。

2. 结构优化：通过调整电池的结构，改变光的吸收和载流子的传输效果，可以提高电池的性能。

例如，通过调整电池的表面纳米结构，可以增加光的吸收量；加入复合材料层次结构，可以提高电池的载流子传输效率。

3. 后处理技术：太阳能光伏电池的后处理技术可以进一步提高电池性能。

例如，使用表面修饰技术可以减少光的反射和损失，提高光的吸收率；采用界面工程技术可以提高电荷传输效率和载流子寿命。

4. 多晶硅应用：多晶硅是太阳能光伏电池中常用的材料之一。

通过控制多晶硅材料的晶粒尺寸和尺度均匀性，可以提高电池的电子传导性能和光吸收能力，从而增加电池的效率。

5. 组合光伏电池：通过把不同材料的光伏电池组合在一起，可以充分利用不同材料的光谱范围，提高整个电池组的光电转换效率。

例如，将硅光伏电池与铜铟镓硒(CIGS)光伏电池组合，可以实现对可见光和红外光的双重吸收，提高光的利用率。