太阳能光电转换西安交通大学共145页146页PPT
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光电转换反应化学原理、器件及应用 ppt课件
1.2 几个基本概念
载流子与光生载流子 半导体 半导体的分类 少数载流子与多数载流子
1.3 光电转化的反应原理图
1.4 光电转换反应与电化学反应的区别
光电化学反应和传统电化学反应有相同的氧化还原反应 特色，但传统电化学反应须由外界给予电能来提供反应所需 的能量，光电化学反应则直接利用太阳能代替电能，是一种 完整结合太阳能及电化学反应的设计，类似植物行光合作用， 对于人类在太阳能应用上具有显著的影响。
2.2 TiO2纳米管光电转换 2.3 光电倍增管光电转换 2.4 石墨烯光电转换
2.1 太阳能电池光电转换
（1）太阳能电池的概念 太阳能光电池简称为太阳能电池或太阳电池，又称为太 阳
能晶片。 太阳能电池是一种由太阳能转变为电能的器件（光电半导体薄
片）
（2）太阳能电池的分类 太阳能电池
无机体系
DSSC的工作原理
太阳光照射在DSSC上，染料分子中基态电子被激发，激 发态染料分子将电子注入到纳米多孔半导体的导带中， 注入到导带上中的电子迅速富集到导电玻璃上面，传向 外电路，并最终回到对电极上。
有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的 太阳能电池。以具有光敏性质的有机物作为半导体的材 料，以光伏效应而产生电压形成电流。主要的光敏性质 的有机材料均具有共轭结构并且有导电性，如酞菁化合 物、卟啉、菁（cyanine）等
（f）无机有机掺杂体系
主要是指DSSC
染料敏化太阳能电池(DSSC)
砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率可达28%，GaAs化合物材料具有 十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感，适合于制造 高效单结电池。但GaAs材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs电池的普 及。
《太阳能和光电转换》课件
研究新型高效太阳能电池材料，如钙钛矿太阳能 电池等，以提高光电转换效率。
优化系统布局与配置
根据地理位置、气候条件和系统需求，合理配置 和布局各部件，提高光电转换效率。
05 太阳能电池的应用实例
太阳能光伏发电系统
总结词
利用太阳能电池将光能转换为电能，为家庭、企业或城市提供电力。
详细描述
太阳能光伏发电系统包括太阳能电池板、逆变器、控制器和储能设备等组件， 可将太阳能转换为直流电，通过逆变器转换为交流电，供给家庭、企业或城市 使用。
储存太阳能电池板产生 的电能，如蓄电池或超
级电容器。
光电转换系统的优化方法
提高太阳能电池板的光电转换效率
通过改进材料、表面处理和结构优化等方式提高光电转换效率。
降低系统成本
采用低成本材料和制造工艺，降低整个系统的成本。
提高系统稳定性
加强散热设计、提高抗风能力和优化连接方式，提高系统的稳定性和 寿命。
详细描述
太阳能灯具与路灯集成了太阳能电池 、LED灯具和控制部件等，通过太阳 能电池吸收太阳辐射能并转换为电能 ，供给LED灯具使用，实现夜间照明 。
太阳能船、太阳能车等交通工具
总结词
利用太阳能电池为动力，驱动交通工具行驶。
详细描述
太阳能船、太阳能车等交通工具集成了高性能的太阳能电池和电机，通过太阳能电池吸收太阳辐射能并转换为电 能，供给电机使用，驱动交通工具行驶。
详细描述
太阳内部的氢原子在高温高压下通过核聚变反应生成氦原子，并释放出大量的能量。这 些能量以光和热的形式向宇宙空间辐射，地球表面接收到的太阳辐射能主要来自于太阳 直射辐射和地面反射辐射。太阳能的分布受到地理位置和气候条件的影响，不同地区接
收到的太阳辐射能存在差异。
优化系统布局与配置
根据地理位置、气候条件和系统需求，合理配置 和布局各部件，提高光电转换效率。
05 太阳能电池的应用实例
太阳能光伏发电系统
总结词
利用太阳能电池将光能转换为电能，为家庭、企业或城市提供电力。
详细描述
太阳能光伏发电系统包括太阳能电池板、逆变器、控制器和储能设备等组件， 可将太阳能转换为直流电，通过逆变器转换为交流电，供给家庭、企业或城市 使用。
储存太阳能电池板产生 的电能，如蓄电池或超
级电容器。
光电转换系统的优化方法
提高太阳能电池板的光电转换效率
通过改进材料、表面处理和结构优化等方式提高光电转换效率。
降低系统成本
采用低成本材料和制造工艺，降低整个系统的成本。
提高系统稳定性
加强散热设计、提高抗风能力和优化连接方式，提高系统的稳定性和 寿命。
详细描述
太阳能灯具与路灯集成了太阳能电池 、LED灯具和控制部件等，通过太阳 能电池吸收太阳辐射能并转换为电能 ，供给LED灯具使用，实现夜间照明 。
太阳能船、太阳能车等交通工具
总结词
利用太阳能电池为动力，驱动交通工具行驶。
详细描述
太阳能船、太阳能车等交通工具集成了高性能的太阳能电池和电机，通过太阳能电池吸收太阳辐射能并转换为电 能，供给电机使用，驱动交通工具行驶。
详细描述
太阳内部的氢原子在高温高压下通过核聚变反应生成氦原子，并释放出大量的能量。这 些能量以光和热的形式向宇宙空间辐射，地球表面接收到的太阳辐射能主要来自于太阳 直射辐射和地面反射辐射。太阳能的分布受到地理位置和气候条件的影响，不同地区接
收到的太阳辐射能存在差异。
太阳能电池原理PPT课件
2.1 半导体物理基础
本征半导体
T>0
导带 (部分填充)
EF EC EV
Valence band (Partially Empty)
在T = 0, 价带能级被电子填充 ，导带空, 导致电导率为零. 费密能级 EF 位于禁带 中间(<1 eV) 当 T > 0, 电子可以被热“激发”到导带，产生可测量的电导率.
禁带 禁带
能带
第29页/共105页
允带 允带
允带
2.1 半导体物理基础
费米－狄拉克分布
电子和空穴在允带能级上的分布遵守费米－狄拉克分布。 能量为E能级电子占据的几率为
1 f(E)
1exp(EEF)/KT
f(E)称为费米分布函数，EF为费米能级
第30页/共105页
2.1 半导体物理基础
费米－狄拉克分布
第15页/共105页
金属中的准 能带的准自 自由电子（价电子）模型 由电子物理模型
金属中的自由电子除去与离子实相互碰撞的瞬间外，无相互作用。电子 所受到的势能函数为常数。 电子波函数仍然为自由电子波函数 电子受到晶格的散射，当电子的波矢落到布里渊区 边界时，发生Bragg衍射
第16页/共105页
对于所有能级均被电子所占满的能带（满带），在外电场作用下，其电子并不 形成电流，对导电没有贡献。----- 满带电子不导电。 通常原子中的内层电子都是占满满带中的能级，因而内层电子对导电没有贡献。 对于被电子部分占满的能带（导带），在外电场作用下，电子可从外电场吸收 能量跃迁到未被电子占据的能级去，从而形成电流，起导电作用。 ----- 导带电子有导电能力。
k
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2.1 半导体物理基础
太阳能电池光电转换原理
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西安交通大学传热学课件
1、f＝C 2、电磁波谱
16/95
传热学 Heat Transfer
• 理论上覆盖整个电磁波谱； • 可见光0.380.76m
红外线0.7625100m • 一般工业范围内（2000K以下）：
0.76100m
0.7620m ?
• 对于太阳辐射（约5800K）：0.22m
17/95
传热学 Heat Transfer
日常生活(1)
人体散热
人体与墙壁间的热交换
太阳能利用
7/95
传热学 Heat Transfer
日常生活(2)
保温瓶的散热
窗帘对太阳能 的阻隔作用
说明：不要以为辐射只有在高温 时才重要，其实在常温甚 至低温下有时也很重要，
辐射换热的推动力是温差。
பைடு நூலகம்8/95
传热学 Heat Transfer
太阳能利用(1)
27/95
2、Planck定律
传热学 Heat Transfer
Eb
c15
ec2 (T ) 1
式中： λ— 波长，m T — 黑体温度，K c1 — 第一辐射常数，3.742×10-16 Wm2 c2 — 第二辐射常数，1.4388×10-2 WK
28/95
传热学 Heat Transfer 29/95
光—热转换
太阳能热水器
9/95
传热学 Heat Transfer
太阳能利用(2)
太阳能灯
10/95
传热学 Heat Transfer
太阳能利用(3)
太阳能光伏发电站
11/95
传热学 Heat Transfer
太阳能利用(4)
德国新议会大厦
12/95
16/95
传热学 Heat Transfer
• 理论上覆盖整个电磁波谱； • 可见光0.380.76m
红外线0.7625100m • 一般工业范围内（2000K以下）：
0.76100m
0.7620m ?
• 对于太阳辐射（约5800K）：0.22m
17/95
传热学 Heat Transfer
日常生活(1)
人体散热
人体与墙壁间的热交换
太阳能利用
7/95
传热学 Heat Transfer
日常生活(2)
保温瓶的散热
窗帘对太阳能 的阻隔作用
说明：不要以为辐射只有在高温 时才重要，其实在常温甚 至低温下有时也很重要，
辐射换热的推动力是温差。
பைடு நூலகம்8/95
传热学 Heat Transfer
太阳能利用(1)
27/95
2、Planck定律
传热学 Heat Transfer
Eb
c15
ec2 (T ) 1
式中： λ— 波长，m T — 黑体温度，K c1 — 第一辐射常数，3.742×10-16 Wm2 c2 — 第二辐射常数，1.4388×10-2 WK
28/95
传热学 Heat Transfer 29/95
光—热转换
太阳能热水器
9/95
传热学 Heat Transfer
太阳能利用(2)
太阳能灯
10/95
传热学 Heat Transfer
太阳能利用(3)
太阳能光伏发电站
11/95
传热学 Heat Transfer
太阳能利用(4)
德国新议会大厦
12/95
《光电转换与电子》课件
光电转换与电子
欢迎来到《光电转换与电子》PPT课件。本课程将介绍光电转换的概念、原 理和应用，以及电子元器件在光电转换领域的重要性。
第一部分：介绍光电转换
光电转换是将光能转化为电能的过程。它涉及到光电效应的原理以及光电池 的工作原理。
第二部分：光电器件的应用
太阳能电池
太阳能电池是一种常见的光电器件，能够将太阳光转化为电能，具有广泛的应用前景。
2 未来应用
光电转换将广泛应用于 清洁能源、智能传感、 医疗诊断等领域，推动 社会的可持续发展。
3 研究领域展望
光电转换的研究领域包 括新材料开发、器件设 计和系统集成等方面， 将继续有新的突破和创 新。
第五部分：总结
光电转换在能源、通信和电子技术等方面具有重要意义。光电器件与电子元 器件的密切关系将推动光电转换技术的发展，未来充满无限的前景。
光电传感器
光电传感器可以检测光的强度和颜色，被广泛用于自动化控制、光通信和环境监测等领域。
光电二极管
光电二极管是一种特殊的二极管，可以将光信号转化为电信号，被广泛应用于光通信和数据 传输。
第三部分：电子元器件
1
过渡金属氧化物场效应管
过渡金属氧化物场效应管是一种新型
有机场效晶体管
2
的电子元器件，具有高导电性和可调 控的特性，被广泛用于集成电路和能
有机场效晶体管是一种基于有机材料
源器件。
的电子元器件，具有低成本、柔性和
可塑性等特点，广泛应用于显示技术
和电子标签。3平面极管平面二极管是一种微型化的电子元器 件，具有快速开关速度和高频率响应， 被广泛应用于无线通信和雷达系统。
第四部分：光电转换的未来
1 发展趋势
光电转换技术将不断改 进，实现更高效、更可 靠的光电转换效果。
欢迎来到《光电转换与电子》PPT课件。本课程将介绍光电转换的概念、原 理和应用，以及电子元器件在光电转换领域的重要性。
第一部分：介绍光电转换
光电转换是将光能转化为电能的过程。它涉及到光电效应的原理以及光电池 的工作原理。
第二部分：光电器件的应用
太阳能电池
太阳能电池是一种常见的光电器件，能够将太阳光转化为电能，具有广泛的应用前景。
2 未来应用
光电转换将广泛应用于 清洁能源、智能传感、 医疗诊断等领域，推动 社会的可持续发展。
3 研究领域展望
光电转换的研究领域包 括新材料开发、器件设 计和系统集成等方面， 将继续有新的突破和创 新。
第五部分：总结
光电转换在能源、通信和电子技术等方面具有重要意义。光电器件与电子元 器件的密切关系将推动光电转换技术的发展，未来充满无限的前景。
光电传感器
光电传感器可以检测光的强度和颜色，被广泛用于自动化控制、光通信和环境监测等领域。
光电二极管
光电二极管是一种特殊的二极管，可以将光信号转化为电信号，被广泛应用于光通信和数据 传输。
第三部分：电子元器件
1
过渡金属氧化物场效应管
过渡金属氧化物场效应管是一种新型
有机场效晶体管
2
的电子元器件，具有高导电性和可调 控的特性，被广泛用于集成电路和能
有机场效晶体管是一种基于有机材料
源器件。
的电子元器件，具有低成本、柔性和
可塑性等特点，广泛应用于显示技术
和电子标签。3平面极管平面二极管是一种微型化的电子元器 件，具有快速开关速度和高频率响应， 被广泛应用于无线通信和雷达系统。
第四部分：光电转换的未来
1 发展趋势
光电转换技术将不断改 进，实现更高效、更可 靠的光电转换效果。
太阳能光电转换西安交通大学共145页146页PPT
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
太阳能光电转换西安交通大学 共145页
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
太阳能光电转换西安交通大学 共145页
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
太阳能光电转换技术
航天器上的太阳能电板
2014-3-29 19:59:31 8
能源利用新技术
2014-3-29 19:59:31
上海世博会主体建筑屋顶上的太阳能装置
9
能源利用新技术
太阳能路灯
2014-3-29 19:59:31
10
能源利用新技术
太阳能节能建筑
2014-3-29 19:59:31
11
能源利用新技术
并网系统 90%
2007年光伏电池市场（按应用领域）分布 （数据来源：欧洲光伏协会）
2014-3-29 19:59:31 21
能源利用新技术
太阳能光伏发电产业链结构
2014-3-29 19:59:31
22
能源利用新技术
2014-3-29 19:59:31
23
1.2 太阳能光电转换技术
能源利用新技术
2014-3-29 19:59:31
25
能源利用新技术
2014-3-29 19:59:31
26
能源利用新技术
2014-3-29 19:59:31
27
能源利用新技术
2014-3-29 19:59:31
28
能源利用新技术
2014-3-29 19:59:31
29
能源利用新技术
目前商业化的太阳能光伏电池分类
2014-3-29 19:59:31
31
第一章 太阳能的利用 重点
能源利用新技术
五、光伏技术应用 1、光伏技术在太空的应用 2、太阳能灯：路灯、草坪灯、交通警示灯 3、太阳能电动车和太阳能游艇 4、在高速公路上的应用：远离城市电网的服务区中建设光 伏电站或光伏柴油机混合系统、应急电话、视频监视器、 太阳能信息广告牌、太阳能道钉。 5、太阳能光伏在通信方面的应用。 6、太阳能光伏在家电产品上的应用。 7、光伏建筑一体化 8、光伏电站
第1章太阳能和光电转换-文档资料
光电技术研究历史：
早在1876年英国科学家亚当斯等在研究半导体材料时发 现：当用太阳光照射硒半导体材料时，如同伏特电池一样， 会产生电流，称为光生伏特电。但是，硒产生的光电效应 很弱，到20世纪中期转化效率仅有1%左右。1954年，美 国贝尔实验室的Chapin等研制出世界上第一块真正意义上 的硅太阳电池，光电转化效率达到6%左右，很快达到 10%，从此拉开了现代太阳能光电（又称太阳能光伏）的 研究，开发和应用的序幕。几乎同时，CuS/CdS异质结太 阳电池也被开发，成为薄膜太阳电池研究的基础。
太阳能能量的转换方式主要分为光化学转化，太阳能光热转 化和太阳能光电转换三种方式。从广义上讲，风能，水能和 矿物燃料等也都来源于太阳能。 光化学转换：在太阳光的照射下，物质发生化学，生物反应， 从而将太阳能转化成电能等形式的能量。最常见的是植物的 光合作用。 太阳能光热转换：通过反射，吸收等方式收集太阳辐射能， 使之转化成热能，如在生活中广泛应用的太阳能热水器，太 阳能供暖房，太阳能灶，太阳能水泵和太阳能热机等。 太阳能光电转换：利用光电转换器件将太阳能转化成电能。 最常见的是太阳电池，又称太阳能电池，应用于如灯塔，铁 路信号，海岛，山区，草原，雪山和沙漠等边远地区的生活 用电，太阳能汽车和卫星等设备的电源，以及太阳能电站并 网发电等领域。
20世纪70年代以来世界各国政府都加大了对太阳能光电 研究和开发的投入，重点扶持本国的太阳能光伏工业。 20世纪90年代后联合国多次召开各种政府首脑会议，议 论和制定世界太阳能发展规划和国际太阳能公约，设立国际 太阳能基金，推动全球太阳能技术的开发和利用。 太阳能光电技术在过去的几十年中已经有了长足发展，太 阳电池的价格已经接近1.5元/（KW· h）。到目前为止，商 业化的太阳电池的发电成本依然远远高于常规能源（如水力， 火力和核能）的发电成本，至少是后者的2倍以上。 如果仅从发电成本出发,在最近的10年间，太阳电池尚不 具备与常规能源竞争的能力。但是，考虑到环境保护，能源 的可持续发展和应用等因素，太阳能光电技术和产业已经具 有很强的竞争力。 到2020年，太阳能发电在所有能源中的比例预计能够达 到3%–5%。
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