太阳能发电技术介绍

●光生电子-空穴对在空间电荷区 中产生后，立即被内建电场分
离，光生电子被推进n区，光 生空穴被推进p区。在空间电
荷区边界处总的载流子浓度近 似为0。
●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
●在靠近交界面附近的p区中，空穴 要由浓度大的p区向浓度小的n区
扩散，并与那里的电子复合，从 而使那里出现一批带正电荷的搀 入杂质的离子。
● 同时在p型区内，由于跑掉了一
批空穴而呈现带负电荷的搀入杂 质的离子。
● 同样在靠近交界面附近的n区中，电子 要由浓度大的n区向浓度小的p区扩散， 而电子则由浓度大的n区要向浓度小的 p区扩散，并与那里的空穴复合，从而
单晶硅太阳能电池
多晶硅太阳能电池
非晶硅太阳能电池
太阳电池分类
按照基体材料分类： ●晶硅太阳电池
包括：单晶硅和多晶硅太阳电池 ●非晶硅太阳电池 ●薄膜太阳电池 ●化合物太阳电池
包括：砷化镓电池；硫化镉电池； 碲化镉电池；硒铟铜电池
等 ●有机半导体太阳电池
单晶硅太阳电池
多晶硅太阳电池
非晶硅太阳电池
图2 光电效应原理-光生伏打效应
● 硅原子的外层 电子壳层中有4个电子。受到 原子核的束缚比较小，如果得到足够的能量， 会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，并同 时在原来位置留出一个空穴。电子带负电； 空穴带正电。
● 在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目 是相等的。
硅原子示意图
●在硅晶体中每个原子有4个相邻原子，并和每 一个相邻原子共有2个价电子，形成稳定的8 电子壳层。
使那里出现一批带负电荷的搀入杂质 的离子。
● 同时在n型区内，由于跑掉了一批电子
而呈现带正电荷的搀入杂质的离子。
●于是，扩散的结果是在交界面的两 边形成一边带正电荷而另一边带负 电荷的一层很薄的区域，称为空间
电荷区。这就是 p-n 结。在 p-n
结内，由于两边分别积聚了负电荷 和正电荷，会产生一个由正电荷指
n型半导体
●同样如果在纯净的硅晶体中掺入3价杂质，如 硼（或鋁、镓或铟等），这些3价杂质原子的 最外层只有3个价电子，当它与相邻的硅原子 形成共价键时，还缺少1个价电子，因而在一 个共价键上要出现一个空穴，因此掺入3价杂
质的4价半导体，也称为p型半导体。 ● 对于p型半导体，空穴是多数载流子，而电子
太阳能发电系统
太阳能发电
太阳能发电系统
太阳能电池板
铅蓄电池
逆变器
太阳能发电系统
2.光伏系统中各设备在光伏系统中的作用：
（1）太阳能电池方阵:在有光照（无论是太阳光还是其他 发光体产生的光照）情况下，电池吸收光能，产生光生电 压，即将光能转换成电能，称为“光生伏特效应”。一般 太阳能电池为硅电池，分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太 阳能电池和非晶硅太阳能电池。
● 所以一个掺入5价杂质的4价半导体，就成了电
子导电类型的半导体，也称为n型半导体。
●在n型半导体中，除了由于掺入杂质而产生大
量的自由电子以外，还有由于热激发而产生 少量的电子-空穴对。然而空穴的数目相对于 电子的数目是极少的。
● 所以在n型半导体材料中，空穴数目很少,称
为少数载流子;而电子数目很多,称为多数载流 子。
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
按Baidu Nhomakorabea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。
●地面太阳电池
在地面上应用的太阳电池。
●光敏传感器
太阳能发电基本常识介绍
太阳能主要利用方式
主要内容
一、概述 二、太阳能光伏发电
✓ 太阳能光伏发电工作原理 ✓ 离网光伏系统 ✓ 并网光伏系统
三、太阳能热力发电
✓ 槽式热力发电装置 ✓ 塔式热力发电装置 ✓ 碟式热力发电装置
二、太阳能光伏发电
图1 光伏发电系统示意图
光伏发电系统组成：
❖ 太阳能电池组 ❖ 太阳能控制器 ❖ 蓄电池 ❖ 逆变器
向负电荷的电场，因此在 p-n 结内 ，存在一个由n区指向p区的电场，
称为内建电场（或称势垒电场)。
●太阳电池在光照下，能量大于半 导体禁带宽度的光子，使得半导
体中原子的价电子受到激发，在p 区、空间电荷区和n区都会产生光
生电子-空穴对，也称光生载流子 。这样形成的电子-空穴对由于热 运动，向各个方向迁移。
为少数载流子。
P型半导体
●若将p型半导体和n型半导体两者紧
密结合，联成一体时，由导电类型相反 的两块半导体之间的过渡区域，称为
p-n 结。在 p-n 结两边，由于在p型区 内，空穴很多，电子很少；而在n型区
内，则电子很多，空穴很少。由于交界 面两边，电子和空穴的浓度不相等，因 此会产生多数载流子的扩散运动。
●从硅的原子中分离出一个电子需要1.12eV 的能量，该能量称为硅的禁带宽度。被分离 出来的电子是自由的传导电子，它能自由移 动并传送电流。
硅原子的共价键结构
●如果在纯净的硅晶体中掺入少量的5价杂质磷 （或砷，锑等），由于磷原子具有5个价电子， 所以1个磷原子同相邻的4个硅原子结成共价键 时，还多余1个价电子，这个价电子很容易挣脱 磷原子核的吸引而变成自由电子。
光照射时，太阳电池两极之间就能产生电压。 连成回路，就有电流流过，光照强度不同，电 流的大小也不一样，因此可以作为传感器使用。
航天器上的光伏系统
火星车
按照工作方式分类：
●平板太阳电池 ●聚光太阳电池
平板太阳电池
聚光太阳电池
聚 光 太 阳 电 池
2.1 太阳能光伏发电的工作原理
太阳电池(solar cell)是 以半导体制成的，将太 阳光照射在其上，太阳 电池吸收太阳光后，能 透过p型半导体及n型半 导体使其产生电子(负极) 及电洞(正极)，同时分 离电子与电洞而形成电 压降，再经由导线传输 至负载。
区进入p区，而光生电子（多数 载流子）则被留在n区。
● 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
的作用而在电场力作用下作漂移
运动，进入n区，而光生空穴（ 多数载流子）则被留在p区。