太阳能电池PPT课件
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太阳能电池ppt-PPT课件
太阳能电池
启明物理0901班 庞贵明
导读
★太阳能电池的产生背景 ★太阳能电池的发展历程及现状 ★太阳能电池的原理 ★太阳能电池的分类 ★结束语
太阳能电池的产生背景
自从两次工业革命以后，煤、石油、天然气等化石燃 料相继被广泛地应用到生产生活的各个方面。随着社会经 济的不断发展和人类文明的不断进步，人类对能源的需求 量不断飞速增长。 然而，这些曾经被人们广泛应用并且现在还在被使用 的基本都是不可再生能源。其有限的储量与人类无限的需 求之间构成了不可调和的矛盾。 其次，煤、石油、天然气等化石燃料燃烧后会产生大 量的二氧化碳气体，造成温室效应，加速全球气候变暖， 给人类及其他动植物的生存构成巨大挑战。
太阳能电池的产生背景
再者，这些不可再生能源的大量使用，还会产生环境 污染、生态破坏等严重问题。 因此，开发一种储量巨大、清洁、无污染的可再生能 源已经成为当今社会的广泛共识。 与常规能源相比，太阳能具有三大优势： 其一，它是人类可以利用的最丰富的能源。据统计， 在过去的漫长的十几亿年中，太阳只消耗了它本身能量的 2%。按照这种速度计算，太阳足以供给人类使用几十亿 年，可谓取之不尽、用之不竭。
太阳能电池的发展历程及现状
1839年，法国物理学家贝克勒尔（E.Becquerel）发现液 体的光生伏特效应 【光生伏特效应：半导体受到光照时产生电动势的现象】 1877年，亚当斯（W.G.Adams）研究了硒的光伏效应， 并制作了第一片硒太阳能电池 1883年，美国发明家查尔斯描述了第一块硒太阳能电池的 原理 1918年，波兰科学家Czochralski发展了生长单晶硅的提 拉法工艺 1941年 奥尔在硅上发现光伏效应
太阳能电池的产生背景
其二，在地球上，只要有光照的地方都有太阳能，这 样我们就可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对于 交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有实用价值。 其三，太阳能是一种十分清洁的能源。在开发和利用 太阳能时，不会产生废渣、废水和废气；也没有噪音，更 不会产生大气污染、影响生态平衡等环境问题。 因此，太阳能是一种非常合适的新能源，研究和开发 太阳能，对于我们人类今后的生产生活乃至生存发展历程及现状
启明物理0901班 庞贵明
导读
★太阳能电池的产生背景 ★太阳能电池的发展历程及现状 ★太阳能电池的原理 ★太阳能电池的分类 ★结束语
太阳能电池的产生背景
自从两次工业革命以后，煤、石油、天然气等化石燃 料相继被广泛地应用到生产生活的各个方面。随着社会经 济的不断发展和人类文明的不断进步，人类对能源的需求 量不断飞速增长。 然而，这些曾经被人们广泛应用并且现在还在被使用 的基本都是不可再生能源。其有限的储量与人类无限的需 求之间构成了不可调和的矛盾。 其次，煤、石油、天然气等化石燃料燃烧后会产生大 量的二氧化碳气体，造成温室效应，加速全球气候变暖， 给人类及其他动植物的生存构成巨大挑战。
太阳能电池的产生背景
再者，这些不可再生能源的大量使用，还会产生环境 污染、生态破坏等严重问题。 因此，开发一种储量巨大、清洁、无污染的可再生能 源已经成为当今社会的广泛共识。 与常规能源相比，太阳能具有三大优势： 其一，它是人类可以利用的最丰富的能源。据统计， 在过去的漫长的十几亿年中，太阳只消耗了它本身能量的 2%。按照这种速度计算，太阳足以供给人类使用几十亿 年，可谓取之不尽、用之不竭。
太阳能电池的发展历程及现状
1839年，法国物理学家贝克勒尔（E.Becquerel）发现液 体的光生伏特效应 【光生伏特效应：半导体受到光照时产生电动势的现象】 1877年，亚当斯（W.G.Adams）研究了硒的光伏效应， 并制作了第一片硒太阳能电池 1883年，美国发明家查尔斯描述了第一块硒太阳能电池的 原理 1918年，波兰科学家Czochralski发展了生长单晶硅的提 拉法工艺 1941年 奥尔在硅上发现光伏效应
太阳能电池的产生背景
其二，在地球上，只要有光照的地方都有太阳能，这 样我们就可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对于 交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有实用价值。 其三，太阳能是一种十分清洁的能源。在开发和利用 太阳能时，不会产生废渣、废水和废气；也没有噪音，更 不会产生大气污染、影响生态平衡等环境问题。 因此，太阳能是一种非常合适的新能源，研究和开发 太阳能，对于我们人类今后的生产生活乃至生存发展历程及现状
光伏太阳能电池基本知识PPT课件
材料特点：均为半导体。
7
太阳能电池的种类（按材料的种类区分）
8
各种太阳能电池的效率（实验室电池）
9
太阳能电池的发展趋势
太阳能电池发展瓶颈：效率、稳定性、成本。 以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为29%，按目前的技术路线， 提升效率的难度已经非常大。 薄膜太阳能电池由于具有大面积沉积、低材料消耗及可在低成本基板上制作，有较大 的成本下降潜力的优点，其发展前景非常看好，成为阶段发展研究的重点。 第三代太阳能电池不断出现：染料敏化纳米晶太阳能电池成本仅为常规电池的1/8至 1/10。
19
太阳辐射——太阳辐照数据
重要的太阳辐射数据来源是从卫星图像上测得的太阳辐射。这些图像提供了特定 地区的云层覆盖水平的信息。云层覆盖水平的相关信息可以用来估算当地的日照度。
20
第三节 半导体基本知识
21
半导体基本知识
半导体，指常温下导电性能介于导体与绝 缘体之间的材料。
半导体材料可以来自元素周期表中的Ⅴ族 元素，或者是Ⅲ族元素与Ⅴ族元素相结合（叫 做Ⅲ -Ⅴ型半导体 ），还可以是Ⅱ族元素与Ⅵ 族元素相结合（叫做Ⅱ -Ⅵ型半导体 ）。硅是 使用最为广泛的半导体材料。
3
为什么要研究太阳能电池
1、化石燃料终将枯竭，太阳能是地 2、环境污染日益严重。 球上大多数能源的终极来源。
4
可再生能源简介
目前人类可利用的新能源包括太阳能、风能、地热能、水能、海洋能等。
太阳能发电
太阳能是最为 理想的可再生 能源和无污染能源。水力Leabharlann 电风力发电地热能发电
潮汐发电
5
太阳能电池的原理
A M co s 0 .50（ 5 9 1.0 7 67 2 9） 9 1 .3 .563 64
7
太阳能电池的种类（按材料的种类区分）
8
各种太阳能电池的效率（实验室电池）
9
太阳能电池的发展趋势
太阳能电池发展瓶颈：效率、稳定性、成本。 以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为29%，按目前的技术路线， 提升效率的难度已经非常大。 薄膜太阳能电池由于具有大面积沉积、低材料消耗及可在低成本基板上制作，有较大 的成本下降潜力的优点，其发展前景非常看好，成为阶段发展研究的重点。 第三代太阳能电池不断出现：染料敏化纳米晶太阳能电池成本仅为常规电池的1/8至 1/10。
19
太阳辐射——太阳辐照数据
重要的太阳辐射数据来源是从卫星图像上测得的太阳辐射。这些图像提供了特定 地区的云层覆盖水平的信息。云层覆盖水平的相关信息可以用来估算当地的日照度。
20
第三节 半导体基本知识
21
半导体基本知识
半导体，指常温下导电性能介于导体与绝 缘体之间的材料。
半导体材料可以来自元素周期表中的Ⅴ族 元素，或者是Ⅲ族元素与Ⅴ族元素相结合（叫 做Ⅲ -Ⅴ型半导体 ），还可以是Ⅱ族元素与Ⅵ 族元素相结合（叫做Ⅱ -Ⅵ型半导体 ）。硅是 使用最为广泛的半导体材料。
3
为什么要研究太阳能电池
1、化石燃料终将枯竭，太阳能是地 2、环境污染日益严重。 球上大多数能源的终极来源。
4
可再生能源简介
目前人类可利用的新能源包括太阳能、风能、地热能、水能、海洋能等。
太阳能发电
太阳能是最为 理想的可再生 能源和无污染能源。水力Leabharlann 电风力发电地热能发电
潮汐发电
5
太阳能电池的原理
A M co s 0 .50（ 5 9 1.0 7 67 2 9） 9 1 .3 .563 64
光伏太阳能电池基本知识PPT课件
太阳常数：f=1.366KW/m2 （1瓦=1焦耳/秒） 表征的是到达大气顶（大气层上界）的总太阳能量（包含整个太阳光谱）值。
15
太阳辐射——地球表面的太阳辐射
当入射到地球大气层的太阳辐射相对稳定时，影响地球表面辐射的主要因素是: 大气效应，包括吸收和散射 当地大气质量的不同，如水蒸气、云层和污染 纬度位置不同 一年中季节的不同和一天里时间的不同
1 e V 1 .6 0 1 1 2 0 J 9
能量与波长之间的关系： E（eV）=1.24/λ（μm）
通过上面的公式，可求出特定波长的光子的能量大 小。
14
太阳辐射——太阳常数
定义：在日地平均距离处，与太阳光束方向垂直的单位面积上，单位时间内所接收到的 太阳总辐射能。这个常数的值及其光谱已经被定为标准值，叫作大气质量为零的辐射（ AM0）。
一般用波长（符号为λ）或相对应的能量（符号为E） 来描述一个光子的特性。 子的能量与波长之间存在反比例 关系，方程如下：
E=hc/ λ 其中h是普朗克常数，c表示光速。 当描述光子、电子等粒子时，共同使用的能量单位是 “电子伏特”（eV），而不是“焦耳”（J）。一个电子 伏 特的能量相当于把一个电子的电势提高一伏所需要的功， 所以
材料特点：均为半导体。
7
太阳能电池的种类（按材料的种类区分）
8
各种太阳能电池的效率（实验室电池）
9
太阳能电池的发展趋势
太阳能电池发展瓶颈：效率、稳定性、成本。 以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为29%，按目前的技术路线， 提升效率的难度已经非常大。 薄膜太阳能电池由于具有大面积沉积、低材料消耗及可在低成本基板上制作，有较大 的成本下降潜力的优点，其发展前景非常看好，成为阶段发展研究的重点。 第三代太阳能电池不断出现：染料敏化纳米晶太阳能电池成本仅为常规电池的1/8至 1/10。
15
太阳辐射——地球表面的太阳辐射
当入射到地球大气层的太阳辐射相对稳定时，影响地球表面辐射的主要因素是: 大气效应，包括吸收和散射 当地大气质量的不同，如水蒸气、云层和污染 纬度位置不同 一年中季节的不同和一天里时间的不同
1 e V 1 .6 0 1 1 2 0 J 9
能量与波长之间的关系： E（eV）=1.24/λ（μm）
通过上面的公式，可求出特定波长的光子的能量大 小。
14
太阳辐射——太阳常数
定义：在日地平均距离处，与太阳光束方向垂直的单位面积上，单位时间内所接收到的 太阳总辐射能。这个常数的值及其光谱已经被定为标准值，叫作大气质量为零的辐射（ AM0）。
一般用波长（符号为λ）或相对应的能量（符号为E） 来描述一个光子的特性。 子的能量与波长之间存在反比例 关系，方程如下：
E=hc/ λ 其中h是普朗克常数，c表示光速。 当描述光子、电子等粒子时，共同使用的能量单位是 “电子伏特”（eV），而不是“焦耳”（J）。一个电子 伏 特的能量相当于把一个电子的电势提高一伏所需要的功， 所以
材料特点：均为半导体。
7
太阳能电池的种类（按材料的种类区分）
8
各种太阳能电池的效率（实验室电池）
9
太阳能电池的发展趋势
太阳能电池发展瓶颈：效率、稳定性、成本。 以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为29%，按目前的技术路线， 提升效率的难度已经非常大。 薄膜太阳能电池由于具有大面积沉积、低材料消耗及可在低成本基板上制作，有较大 的成本下降潜力的优点，其发展前景非常看好，成为阶段发展研究的重点。 第三代太阳能电池不断出现：染料敏化纳米晶太阳能电池成本仅为常规电池的1/8至 1/10。
太阳能电池优秀课件
2 、光电导效应
电子能量
在光线作用下，电子吸收光
子能量从束缚状态过渡到自由
hv
状态，而引起材料电导率的变
导带 Eg
价带
化，这种现象被称为光电导效
应。
当光照射到半导体光电导材料上时，若光辐
射能量足够强，材料价带上的电子将被激发到导
带,从而使材料中的自由载流子增加，致使材料
的电导变大。
光电导产生的条件
6、温度效应
太阳能电池用半导体的禁带 宽度的温度系数为负，随温度 上升带隙变窄，会使短路电流 略有上升，但同时会使I0增加， Voc下降。
综合所有参数，转换效率随 温度上升而下降。
7、辐照效应 作为卫星和飞船的电源，太阳电池必然暴露
在外层空间的高能粒子的辐照下。高能粒子 辐照时通过与晶格原子的碰撞，将能量传给 晶格，当传递的能量大于某一阈值时，便使 晶格原子发生位移，产生晶格缺陷。这些缺 陷将起复合中心的作用，从而降低少子寿命。 大量研究工作表明，寿命参数对辐照缺陷最 为灵敏，也正因为辐照影响了寿命值，从而 使太阳电池性能下降。
理想情况下的效率
舍弃太阳光中波长大于长波限的光 谱，在理想情况下，能量大于禁带宽 度的光子全部被材料吸收形成光电流， 显然，最大短路电流Isc仅与材料的带隙 有关。
理想情况下Voc为：
Voc
kT q
ln
I ph I0
1
式中Iph为光生电流，I0为二 极管饱和电流：
I0
A
qDn
n2 i
LN nA
图一
将表面制成金字塔型的组织结构，以减少光的反射 量。
将金属电极埋入基板中，以减少串联电阻。(图二)
图二
减少背电极与硅的接触面积，以减少因金属与硅的 接合处引入的缺陷， (图三)
太阳能电池ppt
太阳能电池ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 太阳能电池概述 • 太阳能电池的技术发展 • 太阳能电池的应用领域 • 太阳能电池的优缺点分析 • 太阳能电池的未来发展趋势 • 太阳能电池的案例分析
01
太阳能电池概述
太阳能电池的定义
1
太阳能电池是一种利用太阳光照射在半导体材 料上产生电流的装置。
详细描述
该公司的钙钛矿太阳能电池采用了新型材料和结构设 计，具有高效、色彩可调、可定制等优点。这些优点 使得钙钛矿太阳能电池可以方便地应用于建筑领域， 为建筑物的能源供应和外观美化提供了重要的技术支 持。同时，该公司的钙钛矿太阳能电池还具有较高的 光电转换效率和长寿命的优点，可以为建筑物提供持 久稳定的能源供应。
自行车、摩托车等小型交通工具
太阳能电池板也可以为自行车、摩托车等小型交通工具提供电力，方便用户在户 外或没有电源的情况下使用。
04
太阳能电池的优缺点分析
优点分析
环保
太阳能电池使用太阳能作为能源，无需燃 烧化石燃料，从而减少对环境的污染。
节能
太阳能电池能够有效地利用太阳能，将其 转化为电能，从而节省能源。
制造工艺简单
01
薄膜太阳能电池采用薄膜技术制造，生产过程简单，能耗低。
轻便灵活
02
薄膜太阳能电池具有轻便灵活的特点，适用于移动设备和曲面
结构。
转化效率低
03
由于薄膜太阳能电池的厚度较薄，其光电转换效率相对较低。
多结太阳能电池
高转换效率
多结太阳能电池采用多个结结 构，能够充分利用太阳光谱，
提高光电转换效率。
详细描述
该公司的薄膜太阳能电池采用了先进的材料和制造技术，具有轻便、可弯曲、高效等优点。这些优点使得薄膜 太阳能电池可以方便地应用于手机、平板电脑、可穿戴设备等移动设备领域。同时，该公司的薄膜太阳能电池 还具有较高的光电转换效率和可靠的稳定性，可以为移动设备提供持续稳定的能源供应。
xx年xx月xx日
contents
目录
• 太阳能电池概述 • 太阳能电池的技术发展 • 太阳能电池的应用领域 • 太阳能电池的优缺点分析 • 太阳能电池的未来发展趋势 • 太阳能电池的案例分析
01
太阳能电池概述
太阳能电池的定义
1
太阳能电池是一种利用太阳光照射在半导体材 料上产生电流的装置。
详细描述
该公司的钙钛矿太阳能电池采用了新型材料和结构设 计，具有高效、色彩可调、可定制等优点。这些优点 使得钙钛矿太阳能电池可以方便地应用于建筑领域， 为建筑物的能源供应和外观美化提供了重要的技术支 持。同时，该公司的钙钛矿太阳能电池还具有较高的 光电转换效率和长寿命的优点，可以为建筑物提供持 久稳定的能源供应。
自行车、摩托车等小型交通工具
太阳能电池板也可以为自行车、摩托车等小型交通工具提供电力，方便用户在户 外或没有电源的情况下使用。
04
太阳能电池的优缺点分析
优点分析
环保
太阳能电池使用太阳能作为能源，无需燃 烧化石燃料，从而减少对环境的污染。
节能
太阳能电池能够有效地利用太阳能，将其 转化为电能，从而节省能源。
制造工艺简单
01
薄膜太阳能电池采用薄膜技术制造，生产过程简单，能耗低。
轻便灵活
02
薄膜太阳能电池具有轻便灵活的特点，适用于移动设备和曲面
结构。
转化效率低
03
由于薄膜太阳能电池的厚度较薄，其光电转换效率相对较低。
多结太阳能电池
高转换效率
多结太阳能电池采用多个结结 构，能够充分利用太阳光谱，
提高光电转换效率。
详细描述
该公司的薄膜太阳能电池采用了先进的材料和制造技术，具有轻便、可弯曲、高效等优点。这些优点使得薄膜 太阳能电池可以方便地应用于手机、平板电脑、可穿戴设备等移动设备领域。同时，该公司的薄膜太阳能电池 还具有较高的光电转换效率和可靠的稳定性，可以为移动设备提供持续稳定的能源供应。
太阳能电池课件完整版
太阳能汽车
太阳能路灯
PV APPLICATION
五、太阳能电池遇到的挑战
• 接受太阳辐射的面积； • 气候的影响； • 硅片的价格及硅片的加工技术。
谢谢！Biblioteka 太阳能电池发电的原理太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般 的半导体主要结构如下：
• 图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边 的四个电子。
硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入 硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以 参照下图：
图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子 旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子 周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴， 这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中 和，形成P（positive）型半导体。
太阳能电池的分类
• （1）硅太阳能电池 • 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非 晶硅薄膜太阳能电池三种。 • 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最 高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%。在大规模应用和 工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其 成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜单晶硅 太阳能电池的替代产品。 • 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅 薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为 10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地 位。 • 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模 生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定 性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提 高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池主要发展产 品之一。
太阳能电池原理PPT课件
的电压和电流，At为太阳电池的总 面积， Pin为单位面积太阳入射光 的功率。
.
55
世界主要太阳电池新记录
.
56
中国太阳电池实验室最高效率
.
57
• 10. 填充因子(曲线因子)
太阳电池的最大功率与开路电压和
短路电流乘积之比，通常用FF(或 CF)表示：
FF = ImVm/ IscVoc • IscVoc是太阳电池的极限输出功率 • ImVm是太阳电池的最大输出功率
.
29
• 在n区，光生电子-空穴产生后， 光生空穴便向 p-n 结边界扩散，一 旦到达 p-n 结边界，便立即受到内 建电场的作用，在电场力作用下作 漂移运动，越过空间电荷区进入p 区，而光生电子（多数载流子）则 被留在n区。
.
30
• p区中的光生电子也会向 p-n 结 边界扩散，并在到达 p-n 结边界 后，同样由于受到内建电场的作用
• 填充因子是表征太阳电池性能优 劣的一个重要参数。
.
58
• 11. 电流温度系数
在规定的试验条件下，被测太阳 电池温度每变化10C ，太阳电池 短路电流的变化值，通常用α表示 。
• 对于一般晶体硅电池
α= + 0.1%/0C
.
59
• 12. 电压温度系数
在规定的试验条件下，被测太阳电 池温度每变化10C ，太阳电池开路电
.
4
非晶硅太阳电池
.
5
• 2. 按照结构分类： • 同质结太阳电池 • 异质结太阳电池 • 肖特基结太阳电池 • 复合结太阳电池 • 液结太阳电池等
.
6
• 3. 按照用途分类：
• 空间太阳电池:在人造卫星、宇宙飞船等 航天器上应用的太阳电池。由于使用环境 特殊，要求太阳电池具有效率高、重量轻 、耐辐照等性能。
.
55
世界主要太阳电池新记录
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56
中国太阳电池实验室最高效率
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57
• 10. 填充因子(曲线因子)
太阳电池的最大功率与开路电压和
短路电流乘积之比，通常用FF(或 CF)表示：
FF = ImVm/ IscVoc • IscVoc是太阳电池的极限输出功率 • ImVm是太阳电池的最大输出功率
.
29
• 在n区，光生电子-空穴产生后， 光生空穴便向 p-n 结边界扩散，一 旦到达 p-n 结边界，便立即受到内 建电场的作用，在电场力作用下作 漂移运动，越过空间电荷区进入p 区，而光生电子（多数载流子）则 被留在n区。
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30
• p区中的光生电子也会向 p-n 结 边界扩散，并在到达 p-n 结边界 后，同样由于受到内建电场的作用
• 填充因子是表征太阳电池性能优 劣的一个重要参数。
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58
• 11. 电流温度系数
在规定的试验条件下，被测太阳 电池温度每变化10C ，太阳电池 短路电流的变化值，通常用α表示 。
• 对于一般晶体硅电池
α= + 0.1%/0C
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59
• 12. 电压温度系数
在规定的试验条件下，被测太阳电 池温度每变化10C ，太阳电池开路电
.
4
非晶硅太阳电池
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5
• 2. 按照结构分类： • 同质结太阳电池 • 异质结太阳电池 • 肖特基结太阳电池 • 复合结太阳电池 • 液结太阳电池等
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6
• 3. 按照用途分类：
• 空间太阳电池:在人造卫星、宇宙飞船等 航天器上应用的太阳电池。由于使用环境 特殊，要求太阳电池具有效率高、重量轻 、耐辐照等性能。
《太阳能电池》课件
交通工具用电
太阳能汽车
利用太阳能电池板为电动汽车提供动力，减少对传统能源的依赖。
太阳能飞机
在飞机上安装太阳能电池板，为飞机提供辅助动力，减少燃油消耗。
04
太阳能电池的优缺点
优点
环保性
太阳能电池利用太阳能 进行发电，不产生任何 污染物，对环境友好。
可持续性
太阳能资源丰富，且可 再生，使用太阳能电池 有助于实现能源的可持
多元化应用
除了家庭和工业应用外，太阳 能电池在交通、航空航天等领
域的应用也将得到拓展。
05
太阳能电池的制造与维护
制造过程
制造流程
制造设备
从原材料的选取、加工、组装到成品 测试，太阳能电池的制造过程需要经 过多个环节。
制造太阳能电池需要一系列专业设备 ，包括晶体生长炉、表面处理设备、 电极制备设备等。
更换损坏组件
对于损坏或老化严重的组件，需要及时更换，以保证整个系统的 稳定性和效率。
使用注意事项
安装角度与方向
安装太阳能电池板时，应考虑当地的气候和太阳高度角，使电池 板与太阳光垂直，以获得最大的能量转换效率。
避免遮挡
确保太阳能电池板周围没有遮挡物，以免影响光线的照射和能量的 转换。
定期检查系统
定期检查整个太阳能发电系统，包括电池板、控制器和储能设备等 ，确保系统正常运行并延长使用寿命。
商业用电
商业屋顶光伏电站
大型商业建筑如商场、办公楼等可安 装太阳能电池板，满足部分电力需求 ，降低运营成本。
光伏照明系统
太阳能路灯、景观灯等为商业区提供 照明，节能环保且维护成本低。
公共设施用电
01
公共建筑如图书馆、博物馆等可 利用太阳能电池板提供部分电力 ，降低建筑运营成本。
太阳能电池的分类-及光伏发电的优缺点PPT课件
多元化合物太阳能电池
硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，在广泛深入 的应用研究基础上，国际上许多国家的碲化镉薄膜太阳电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。 1、硫化镉太阳能电池：虽然光电效率已提高到9%，但是仍无法与多晶硅太阳能电池竞争。与非晶硅薄膜 电池相比，制造工艺比较简单。 2、砷化镓太阳能电池：砷化镓与太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温，在250℃的条件下，光电转换性 能仍很良好，其最高光电转换效率约30%，特别适合做高温聚光太阳能电池。由于镓比较稀缺，砷有毒， 制造成本高，此种太阳能电池的发展受到影响。 3、铜铟硒太阳能电池：以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料制成的太阳能电池。它是一种多晶薄 膜结构，材料消耗少，成本低，性能稳定，光电转换效率在10%以上。因此是一种可与非晶硅薄膜太阳能 电池相竞争的新型太阳能电池。
纳米晶体化学太阳能电池
染料敏化纳米晶体太阳能电池(DSSCs)主要包括镀有透明导电膜的玻璃基底， 染料敏化的半导体材料、对电极以及电解质等几部分。其阳极为染料敏化半导 体薄膜(TiO2膜)，阴极为镀铂的导电玻璃。纳米晶体TiO2太阳能电池的优点 在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上， 制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10，.寿命能达到20年以上。
柔性太阳能电池
柔性太阳能电池板采用高晶硅材料制成，并用高强度、透光性 能强的太阳能专用钢化玻璃以及高性能、耐紫外线辐射的专用 密封材料层压制而成，有能抗冰雪、抗震、防压等多种优点， 即使在温度剧变的恶劣条件下也能正常使用，。所以柔性电池 能用在平板类太阳能电池难以胜任的许多领域，例如太阳能汽 车、飞机、飞艇、建筑、纺织品、帐篷、服装、头盔，玩具等 特殊曲面上。
《太阳能电池及材料》课件
敏化太阳能电池，具有较低的生产成本和较高的光电转换效率。
其他新型太阳能电池技术
钙钛矿太阳能电池
利用钙钛矿材料作为吸光层，制备出高效低成本 的太阳能电池。
异质结太阳能电池
通过在硅基太阳能电池表面制备一层薄薄的异质 结，提高光吸收和光电转换效率。
串联太阳能电池
将不同类型或不同波段的太阳能电池串联起来， 以提高光电转换效率和拓宽光谱响应范围。
太阳能电池技术
03
晶体硅制备技术
01
02
03
提纯技术
通过化学气相沉积、区熔 法等技术，将硅元素提纯 至99.9999%以上，以满 足太阳能电池制造的需求 。
单晶硅制备技术
通过直拉法、悬浮区熔法 等技术，制备出高质量的 单晶硅，以提高太阳能电 池的光电转换效率。
多晶硅制备技术
通过定向凝固、烧结法等 技术，制备出多晶硅，降 低生产成本，提高产量。
太阳能电池的种类与特点
晶体硅太阳能电池
染料敏化太阳能电池
效率高、技术成熟、应用广泛，但成 本较高。
制造成本低、可印刷制备、颜色可调 ，但稳定性较差。
薄膜太阳能电池
成本低、制造工艺简单、可弯曲，但 效率相对较低。
太阳能电池的应用领域
光伏发电
将太阳能转换为电能， 用于家庭、工业和商业
领域。
太空探测器能源
太阳能电池的挑战
05
与解决方案
提高光电转换效率的挑战与解决方案
挑战：目前太阳能电池的光电转换效率 普遍较低，限制了其应用范围和发电效 果。
引入光学元件和热力学技术，减少能量 损失，提高太阳能电池的能量收集效率 。
优化太阳能电池的制造工艺，提高生产 效率和产品质量。
解决方案
《太阳能电池生产工艺原理》PPT模板课件
太阳电池的设计
▪ 光生载流子的收集几率 ▪ 结深 ▪ 电极设计（使电阻损耗最小） ▪ 减反射膜的厚度和折射率
太阳电池的光谱响应ABSDEPTH
—被收集的载流子数与入射光子数之比
EQE & IQE (0-1)
QE vs. Wavelength
1.00
0.90
0.80
0.70 0.60
0.50
0.40
电池片生产流程
装片－制绒－化学清洗－扩散－刻蚀 －去磷硅玻璃－PECVD－丝网印刷－ 烧结－分类检测－包装
原始硅片 制绒
单晶电池片生产过程
包装
分类检测
丝网印刷正 面电极
丝网印刷 背电场
清洗甩干
扩散
刻蚀和去磷硅玻璃 PECVD
丝网印刷 背电极
原始硅片 制绒
多晶电池片生产过程
包装
分类检测
丝网印刷 正电极
● 种类 1) Si太阳电池 2) GaAs太阳电池 (砷化镓） 3) 染料敏化电池 4) Cu2S电池
● 硅太阳电池 1)单晶硅片 2)多晶硅片 3)非晶硅薄膜 4)多晶硅薄膜
二、太阳能辐射
1、太阳辐射能的来源—电磁辐射
大气层对太阳辐射的影响
大气质量—太阳光线通过大气层的路程对到达地球
表面的太阳辐射的影响 AM0—地球大气层外的太阳辐射 AM1—穿过1个大气层的太阳辐射（太阳入射角为0）
丝网印刷
▪ 原材料的特性
硅片的厂家、型号、批次 、厚度、尺寸、少子寿命、对角线
▪ 丝网印刷的辅助材料
刮条、浆料、胶带、封网浆、酒精、松油醇
▪ 丝网印刷表单的填写
工序流程卡、电池生产记录、首检记录、浆料领用/使用记录、 刮条更换记录、网板更换记录、网板使用寿命跟踪记录、台面 称重记录、碎片称重记录、设备维护申请单…
《太阳能电池》PPT课件
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6
太阳能电池的原理
• 最基本的原理——光伏效应(Photovoltaic Effect缩写PV)
• 太阳能电池(光伏)材料主要包括：产生光 伏 效应的半导体材料、薄膜衬底材料、减反 射膜材料、电极与导线材料、组件封装材 料等。
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7
• 电池的分类 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 薄膜光伏电池
目前对于某一种光电池材料，只是与其对应的光 谱段。所以，对单晶硅能量转化的效率的理论极限为 27.8%。太阳光中有大量的低能长波光子，降低了太阳 能电池的效率。
提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考 虑的两个因素，对于目前的硅系太能电池，要想再进 一步提高转换效率是比较困难的。
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新型太阳能电池 ——铁电太阳能电池
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单晶硅太阳能电池
• P型晶体硅经过掺杂磷可 得N型硅，形成P－N结。
• 当光线照射太阳电池 表面 时，一部分光子被硅材料 吸收；光子的能量传递给 了硅原子，使电子发生了 越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位 差，当外部接通电路时， 在该电压的作用下，将会 有电流流过外部电路产生 一定的输出功率。
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在军事上的应用
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在航空领域的应用
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卫星上的太阳能电池
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在生活中的应用
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汽车上的太阳能电池
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电动玩具上的太阳能电池
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在公共设施上的应用
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在工农业上的应用
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太阳能电池的发展历程及现状
我国对太阳能电池的研发工作十分重视。国家发改委 制定的“ 光明工程 ”将筹资100亿元用于推进太阳能发电 技术的应用，计划到2015年全国太阳能发电系统总装机容 量达到300兆瓦。
目前，我国已有10条太阳能电池生产线，年生产能力 约为4.5MW，其中8条生产线是从国外引进的。在这8条 生产线中，有6条单晶硅太阳能电池生产线，2条非单晶硅 太阳能电池生产线。
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太阳能电池的原理
当P型和N型半导体结合在一起时 ， 在两种半导体的 交界面区域里会形成一个特殊的薄层 ，界面的P型一侧带 负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型 半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到 P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由 N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后， 就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。
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太阳能电池的发展历程及现状
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太阳能电池的发展历程及现状
根据Dataquest的统计资料显示，目前全世界共有136 个国家投入普及应用太阳能电池的热潮中。其中有95个国 家正在大规模地进行太阳能电池的研究开发，积极生产各 种相关的节能新产品。
目前，许多国家正在制定中长期太阳能开发计划，准 备在21世纪大规模开发太阳能：美国能源部推出了“ 国 家光伏计划”和“太阳能路灯计划” ；日本提出了“阳 光计划” ；日本、韩国以及欧洲地区总共8个国家决定携 手合作，在亚洲内陆和非洲沙漠地区建设世界上规模最大 的太阳能发电站。
因此，开发一种储量巨大、清洁、无污染的可再生能 源已经成为当今社会的广泛共识。
与常规能源相比，太阳能具有三大优势： 其一，它是人类可以利用的最丰富的能源。据统计， 在过去的漫长的十几亿年中，太阳只消耗了它本身能量的 2%。按照这种速度计算，太阳足以供给人类使用几十亿 年，可谓取之不尽、用之不竭。
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太阳能电池的原理
当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸 收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成 为自由电子。在PN结中N型半导体的空穴往P型区移动 ， 而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型 区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源 。
实质：光能转换为电能
在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示
PN结
掺入的硼原子，因为硼原子周围只有 3 个
电子，所以就会产生蓝色的空穴，这个空
穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸
收电子而中和，形成p型半导 体。
同样，掺入磷原子以后，因为磷原子 有五个电子，所以就会有一个电子变得非
常活跃，形成N型半导体。 黄色的为磷原 子核，红色的为多余的电子。
因此，太阳能是一种非常合适的新能源，研究和开发 太阳能，对于我们人类今后的生产生活乃至生存，都具有 十分重要的意义！
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太阳能电池的发展历程及现状
1839年，法国物理学家贝克勒尔（E.Becquerel）发现液 体的光生伏特效应 【光生伏特效应：半导体受到光照时产生电动势的现象】 1877年，亚当斯（W.G.Adams）研究了硒的光伏效应， 并制作了第一片硒太阳能电池 1883年，美国发明家查尔斯描述了第一块硒太阳能电池的 原理 1918年，波兰科学家Czochralski发展了生长单晶硅的提 拉法工艺
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太阳能电池的分类
●硅太阳能电池 ●多元化合物薄膜太阳能电池 ●聚合物多层修饰电极型太阳能电池 ●纳米晶太阳能电池【染料敏化纳米晶体太阳能电池】 ●有机太阳能电池
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硅太阳能电池
硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太 阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。
单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。 在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率 为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但 由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了 节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅 太阳能电池的替代产品。
太阳能电池
启明物理0901班 庞贵明
导读
★太阳能电池的产生背景 ★太阳能电池的发展历程及现状 ★太阳能电池的原理 ★太阳能电池的分类 ★结束语
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太阳能电池的产生背景
自从两次工业革命以后，煤、石油、天然气等化石燃 料相继被广泛地应用到生产生活的各个方面。随着社会经 济的不断发展和人类文明的不断进步，人类对能源的需求 量不断飞速增长。
位于天津的国家纳米技术与工程研究院（CNANE）、 隶属于中国科学院的长春应用化学研究所（CIAC）以及 中国纳米技术产业化基地(NIBC)在这方面有所研究。
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太阳能电池的原理
当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼 、 磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着
一个空穴，它的形成可以参照左图：
正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕
Hale Waihona Puke 太阳能电池的产生背景其二，在地球上，只要有光照的地方都有太阳能，这 样我们就可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对于 交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有实用价值。
其三，太阳能是一种十分清洁的能源。在开发和利用 太阳能时，不会产生废渣、废水和废气；也没有噪音，更 不会产生大气污染、影响生态平衡等环境问题。
1941年 奥尔在硅上发现光伏效应
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太阳能电池的发展历程及现状
1951年生长p-n结，实现制备单晶锗电池 1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次 制成了实用的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为 电能的实用光伏发电技术。 1958年，我国研制出首块单晶硅 1960年，Hoffman电子实现单晶硅电池效率达到14% 1977年，D.E.Carlson和C.R.Wronski制成第一个非晶硅太 阳能电池 2007年，我国成为生产太阳能电池最多的国家
然而，这些曾经被人们广泛应用并且现在还在被使用 的基本都是不可再生能源。其有限的储量与人类无限的需 求之间构成了不可调和的矛盾。
其次，煤、石油、天然气等化石燃料燃烧后会产生大 量的二氧化碳气体，造成温室效应，加速全球气候变暖， 给人类及其他动植物的生存构成巨大挑战。
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太阳能电池的产生背景
再者，这些不可再生能源的大量使用，还会产生环境 污染、生态破坏等严重问题。