光伏原理考點(diǎn)總結(jié)

太陽(yáng)能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)能量取之不盡用之不竭隨地取無(wú)污染，環(huán)保安全成本低缺點(diǎn)：能量密度低，占地面積大，轉(zhuǎn)換率低，間歇性工作，受氣候影響大太陽(yáng)光能量主要集中的波長(zhǎng)范圍，及能量分布最大值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)；波長(zhǎng)：0.22-4um99%大氣質(zhì)量，AM0，AM1，AM1.5；AM0：太陽(yáng)常數(shù)90°零輻射AM1：垂直入射地球表面，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣質(zhì)量AM1.5:48.2°角入射功率1kw/m2地面和航天用太陽(yáng)電池的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件；地面：25+2°C，1kw/m2AM1.5航天：25+1C，1353w/m2AM0光伏電池；將光能轉(zhuǎn)化為電能的光電元件。太陽(yáng)電池性能的影響因素；晶體結(jié)構(gòu)日照溫度負(fù)載電阻光譜響應(yīng)遮擋太陽(yáng)電池對(duì)材料選擇要求；1，禁帶不能太寬有較高的光電轉(zhuǎn)換率便于生產(chǎn)，材料性能穩(wěn)定獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分；光伏組件，儲(chǔ)能裝置，變換裝置，控制系統(tǒng)，負(fù)載太陽(yáng)電池組件、方陣；光伏建筑一體化及其技術(shù)特點(diǎn)；分布式，自發(fā)自用余電上網(wǎng)太陽(yáng)能建筑中的關(guān)鍵技術(shù)；光伏扶貧及其技術(shù)特點(diǎn)；分布式光伏發(fā)電；弟一章光生伏特效應(yīng)；Pn結(jié)勢(shì)壘區(qū)的自建電場(chǎng)作用下，p區(qū)光生電子穿過(guò)pn結(jié)進(jìn)入n區(qū)，使n區(qū)帶負(fù)電，n區(qū)光生空穴穿過(guò)pn結(jié)進(jìn)入p區(qū)使p區(qū)帶正電，最終使pn結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)和光生電流就是光伏效應(yīng)。pn結(jié)勢(shì)壘區(qū)存在自n區(qū)指向p區(qū)的內(nèi)建電場(chǎng)口在該電場(chǎng)作用下，b區(qū)的光生電子穿過(guò)叩結(jié)進(jìn)入。區(qū)，使n區(qū)帶負(fù)電,n|X的光生空穴進(jìn)入p區(qū)，使p區(qū)帶正電,于是在p-n結(jié)兩端形成了光生電動(dòng)勢(shì)V（或稱光生也壓）和從n區(qū)到p區(qū)光生電流IIo該現(xiàn)象稱為p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)由于光照在p-n結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于在p-n結(jié)兩端加正向電壓V,使勢(shì)壘降低qVD-qV,產(chǎn)生正向電流比（內(nèi)部從P區(qū)指向n區(qū)）。半導(dǎo)體光電器件能產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)的條件；半導(dǎo)體材料對(duì)一定波長(zhǎng)的入射光有足夠大的吸收系數(shù)，具有光伏結(jié)構(gòu)，即有有一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的勢(shì)壘區(qū)。光生電流大小的決定因素；載流子的生成率和收集率共同決定提高途徑：提高光生載流子的產(chǎn)生率，增加各區(qū)少子壽命，減少表面復(fù)合。17.太陽(yáng)電池工作時(shí)的三股電流及流經(jīng)負(fù)載的電流表達(dá)式;17.太陽(yáng)電池工作時(shí)的三股電流及流經(jīng)負(fù)載的電流表達(dá)式;如光電池與負(fù)載電阻接成通路，則通過(guò)負(fù)載的電流為:I=IPI=IP-IL=ISexphl太陽(yáng)電池的I-V特性曲線;帝川島］電池的電跖電庶特性曲線短路電流、開(kāi)路電壓定義及其決定因素；短路電流：開(kāi)路電壓：開(kāi)路下電池兩端的電壓。影響：（np區(qū)凈摻雜濃度，溫度，禁帶寬度，光照強(qiáng)度）反向飽和電流和短路電流開(kāi)路電壓的大小與接觸電勢(shì)是Vd肖關(guān)，=NcNv&xipCl>N區(qū)和P區(qū)的樣摻雜齦度，摻雜濃度噸和N,港大，接觸電勢(shì)差.（或內(nèi)建電勢(shì)噬）"越熊,電池開(kāi)路電壓通常也越地C2|）溫度.溫度越高，本征載流子濃度n翔大，￥說(shuō)越小，電：池的開(kāi)路電壓降低。 、 、（3）半導(dǎo)體材料的禁帶寬度。禁常-寬度越大，導(dǎo)致本征載流子沼度越小，越大，開(kāi)路電壓越高。通常太陽(yáng)電池所標(biāo)明的功率即為在標(biāo)準(zhǔn)工作條件下最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的功率;21.填充因子定義及其物理意義；FF=^OClSC^oc!sc22.光電轉(zhuǎn)換效率公式；21.填充因子定義及其物理意義；FF=^OClSC^oc!sc22.光電轉(zhuǎn)換效率公式；最大輸出功率R恤(kW)轉(zhuǎn)換效率廣太陽(yáng)光輻照強(qiáng)度/(kW/cm=)x受光而積出n?)xlOO%曲線上M點(diǎn)為該太陽(yáng)電池的最佳I：作點(diǎn)(或最大功率點(diǎn))，虹為最佳I：作電流."皿為最佳I：作電壓，Rm為最；佳負(fù)載電阻，對(duì)應(yīng)的最大輸出功率為Bn==Bnax通常太陽(yáng)電池所標(biāo)明的功率即為在標(biāo)準(zhǔn)工作條件下最大功率點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的功率。-i—xioo%太陽(yáng)輻射功率23.…「區(qū)-H.—23.…「區(qū)-H.—N區(qū).—該g）時(shí)OODO Q□C|OQtoOlOODG<O；G：O：G：G：OjG???^?0；0：?&：&&：&：m ,1■1,1—__ 光生電場(chǎng)內(nèi)瑾電場(chǎng)eV, T"1—……一-…理想和實(shí)際太陽(yáng)電池的等效電路;理想：理想太陽(yáng)電池可等效為一恒流源(光生電流)與-正向?：極管并聯(lián)，無(wú)光照時(shí)類(lèi)似二一極菅特性，有光照時(shí)產(chǎn)小光生電流I.風(fēng)為負(fù)載占實(shí)際RlRlq(V+IRSq(V+IRS)『=匕_exp24.串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻對(duì)太陽(yáng)電池I-V特性的影響;皿、R血分別為太陽(yáng)電池中的串、并聯(lián)電阻，實(shí)際太141電池的電流與電壓關(guān)系為電路斷路時(shí)，電池的總電流為零，在串聯(lián)電阻的壓降也為零，故串聯(lián)電阻不會(huì)影響到電池的開(kāi)路電壓。然而,在接近開(kāi)路電壓處，伏安曲線會(huì)受到串聯(lián)電阻的強(qiáng)烈影響"

q(V+風(fēng))koT并聯(lián)電阻不會(huì)影響電池的短路電流，而對(duì)填充因子的影響較大進(jìn)而影響開(kāi)路電壓。0.5； \I000.5； \I00dLLL[ILidh],.,,_I_j[[..]-LJ.J0.0 0.1OJ0j0.4os0.6 0.?中ftk電.iK/v并聯(lián)抱阻肘電癰電壓特性的影響本意圖內(nèi)量子效率：被太陽(yáng)電池吸收的波長(zhǎng)為r的光子能對(duì)外電路提供一個(gè)電子的概率。反映對(duì)短路電流有貢獻(xiàn)的光生載流子數(shù)與被電池吸收的光子數(shù)。（考慮了反射損失，電池的實(shí)際吸收,IQE）外量子效率：對(duì)整個(gè)太陽(yáng)光譜，入射到太陽(yáng)能電池表面的波長(zhǎng)為r的光子能對(duì)外電路提供一個(gè)電子的概率。（不考慮反射損失，EQE）IQE以)=EQEIQE以)=EQE(A)1-/?U)-T(A)其中，R為電池半球的反射率，T為也池半球透如一率.如果電池足夠厚，T為零。光電轉(zhuǎn)換效率的測(cè)定方法；第二章硅為間接帶隙半導(dǎo)體，帶隙為1.12eV；單晶、多晶和非晶的特點(diǎn)；單晶：晶格缺陷少，電池效率高；多晶：轉(zhuǎn)換效率比單晶低，但價(jià)格低非晶，無(wú)規(guī)則外形，內(nèi)部不存在長(zhǎng)程有序單晶和多晶硅片在外觀上的區(qū)別；

直拉法制備單晶硅的簡(jiǎn)單流程；加料一熔化一縮頸生長(zhǎng)-放肩生長(zhǎng)一等徑生長(zhǎng)-尾部生長(zhǎng)1,2,1,2,3,4,5,6,表面柵線絨面藍(lán)色氮化硅擴(kuò)散層硅基體&面細(xì)柵線＞硅基體鋁硅形成背面&面細(xì)柵線＞硅基體鋁硅形成背面太陽(yáng)電池的基本結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池表面織構(gòu)化的形式及其作用；作用：通過(guò)增加太陽(yáng)光在硅片內(nèi)部的有效運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度，進(jìn)而增加光線被吸收的機(jī)會(huì)形式：金字塔，倒金字塔（嗷）影響太陽(yáng)電池減反膜的因素，常用的減反膜材料；概念：界面上的反射光相互干涉降低反射率主要材料：MgF2,SiO2,A12O3,SiO影響因素：透明度高，相匹配的折射率，穩(wěn)定性，機(jī)械牢固度（貼合襯底）單晶硅太陽(yáng)電池的特點(diǎn)；1，完整的結(jié)晶，效率高2，不容易產(chǎn)生光之衰退效應(yīng)發(fā)電特性穩(wěn)定硅原料豐富承受應(yīng)力強(qiáng)光致衰退效應(yīng)；a-Si:H薄膜較長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)光照或強(qiáng)電流通過(guò)后，其內(nèi)部產(chǎn)生缺陷使電池性能下降效應(yīng)。原因：光照導(dǎo)致帶隙中產(chǎn)生了新的懸掛鍵，影響了費(fèi)米能級(jí)位置，電子的復(fù)合過(guò)程，從而改變電池性能。晶體硅太陽(yáng)電池表面鈍化處理的必要性及常用鈍化方式；必要性：在表面，晶體周期性破壞產(chǎn)生懸掛鍵，會(huì)引入大量缺陷能級(jí)，表面復(fù)合增加，降低了電池性能。而表面鈍化可以降低表面復(fù)合速率，提高電池性能。（飽和懸掛鍵，降低表面活性，增加表面清潔有序）方式：1，化學(xué)鈍化，使界面各種缺陷飽和，減少?gòu)?fù)合中心。場(chǎng)效應(yīng)鈍化，使電荷積累，在界面處形成靜電場(chǎng)，降低少子濃度。PECVD（等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積，鈍化膜制備方法）；概念：利用輝光放電的物理作用來(lái)激活粒子的一種化學(xué)氣相沉淀反應(yīng)。機(jī)理：釋放的原子態(tài)氫可以飽和界面上的懸掛鍵；且沉淀膜中會(huì)有正電的懸掛鍵，正電荷會(huì)產(chǎn)生場(chǎng)效應(yīng)鈍化作用降低表面復(fù)合效率。太陽(yáng)電池對(duì)電極的要求；接觸電阻??；2，收集效率高穩(wěn)定性好成本低易于引線，可焊性好能與硅形成牢固的接觸太陽(yáng)電池鋁背場(chǎng)的作用；絲網(wǎng)印刷機(jī)所用金屬絲網(wǎng)的開(kāi)口率、吐出量的公式;

線徑：線的屹?gòu)絠『ii：線和線之間間隔的數(shù)值目數(shù)：】平方英寸內(nèi)網(wǎng)孔的個(gè)數(shù)?開(kāi)曰率：空間而積與全體而積的比率⑤吐出量（透墨量）I絲網(wǎng)單位面積內(nèi)油墨透過(guò)網(wǎng)孔的總izh開(kāi)口率（％）=（開(kāi)11/（JTf1+線徑）HXioo例）325目、線徑28pm、J|Fl50pm（50/（50+28））2X100=41%吐出量（呻）二開(kāi)曰率X絲網(wǎng)厚度例）325目、線徑28pm、厚度6Qpm0.41X60pn=24.6呻絲網(wǎng)印刷電極所用漿料的成分；導(dǎo)電相：一般是ag粉末有機(jī)載體：調(diào)節(jié)漿料的流動(dòng)性等有利于印刷有機(jī)結(jié)合劑：固定金屬粉末玻璃粉：用于刻蝕反應(yīng)，幫助銀粉與硅表面結(jié)合。絲網(wǎng)印刷電極后續(xù)的燒結(jié)目的；目的：干燥硅片上的漿料，燃尺漿料的有機(jī)成分，使?jié){料和硅片形成良好的歐姆接觸?？v觀硅基太陽(yáng)電池的發(fā)展歷程，光電轉(zhuǎn)換效率大幅提高主要是由于在哪兩個(gè)方面的重大改進(jìn)；第四章能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好的非晶硅連續(xù)無(wú)規(guī)網(wǎng)絡(luò)模型（CNR模型）；匚RM模型小感圖概念：任一原子周?chē)兴膫€(gè)原子，只是鍵長(zhǎng)和鍵角不同，因此長(zhǎng)程無(wú)序。匚RM模型小感圖非晶態(tài)固體的電子本征態(tài)；由于長(zhǎng)程無(wú)序，不能再用BLOch函數(shù)表述。分為：擴(kuò)展態(tài)波函數(shù)（可延伸到整個(gè)材料）；定域態(tài)波函數(shù)（限制在一局域范圍，指數(shù)衰減）并晶半導(dǎo)體的波函數(shù)（a）擴(kuò)展態(tài)波函數(shù)；（b）定域態(tài)波函數(shù)擴(kuò)展態(tài)46.遷移率邊；概念：隨著無(wú)序程度的擴(kuò)展態(tài)46.遷移率邊；概念：隨著無(wú)序程度的增加，定域態(tài)與擴(kuò)展態(tài)的交界處向能帶中部移動(dòng)，Ec和相互接近，最后相遇于能帶中部，整個(gè)能帶中的態(tài)都變?yōu)槎ㄓ驊B(tài)。 g對(duì)于能量在定域態(tài)范圍的電匚在T=0K時(shí)電子的遷移率為0,當(dāng)能量改變進(jìn)入擴(kuò)展態(tài)時(shí)，電子的遷移率g突然增至-?個(gè)有限值，因此把能帶中擴(kuò)展態(tài)和定域態(tài)的交界處蛛和均叫做遷移率邊.定域態(tài)47.非晶半導(dǎo)體的能帶模型;A非晶半導(dǎo)體的能帶模型每個(gè)原子的價(jià)鍵要求被滿足，保持了與晶態(tài)同樣的共價(jià)鍵數(shù)EC或近鄰有序，形成基本的能帶；由于缺乏長(zhǎng)程序，即鍵長(zhǎng)和鍵的的漲落，形成定域態(tài)帶尾；在帶尾定域態(tài)與擴(kuò)展態(tài)之間存F在明顯的分界線，即遷移率邊VEc和Em；由于懸鍵等缺陷造成能隙中間的缺陷定域帶（帶隙態(tài)）- 短程有序…基本能帶長(zhǎng)程無(wú)序…定域態(tài)帶尾懸掛鍵一帶隙中間形成隙態(tài)非晶硅中摻入氫的作用；降低材料中的缺陷，飽和懸掛鍵本征非晶硅的電導(dǎo)類(lèi)型。1，擴(kuò)展態(tài)電導(dǎo)帶尾態(tài)跳躍電導(dǎo)費(fèi)米能級(jí)附近近程跳躍電導(dǎo)變程跳躍電導(dǎo)3.直流電導(dǎo)與溫度的關(guān)系%二%以P上式第一項(xiàng)是擴(kuò)展態(tài)電導(dǎo),第二項(xiàng)是帶尾態(tài)電導(dǎo)，第三項(xiàng)是費(fèi)米能級(jí)附近局域態(tài)的近程跳躍電導(dǎo),最后一項(xiàng)是極低溫下的變程跳躍電導(dǎo)。以對(duì)1仃作圖,由各段直線的斜率可分別求出Ec—Ef1%-壇+叫及噸.%二%以P非晶硅材料最重要的特點(diǎn)，也是能夠成為低價(jià)格太陽(yáng)能電池的最主要因素。由于非晶態(tài)長(zhǎng)程無(wú)序，非晶硅的吸收系數(shù)大一個(gè)量級(jí)。a-Si:H光吸收的三個(gè)區(qū)域。?本征吸收區(qū)（A區(qū)）：由電子吸收能量大于光學(xué)帶隙的光子從價(jià)帶內(nèi)部向?qū)?nèi)部躍遷而產(chǎn)生的吸收。在此區(qū)域，a-SLH的吸收系數(shù)較大'通常在I伊cm」以I」隨光『能晝的爽化具有靠指數(shù)特征。在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)，Slsi：n的吸收系數(shù)要比晶體硅大得多（高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)），而太陽(yáng)能電池主要是將門(mén)J見(jiàn)光部分的光能（J,6eV-3,6eV）轉(zhuǎn)化成電能，這也是非晶硅太陽(yáng)能電池可取代晶體硅太陽(yáng)能電池的重要原因之?％?帶尾吸收區(qū)（B區(qū)）：這個(gè)區(qū)域的吸收對(duì)應(yīng)電f從價(jià)帶邊擴(kuò)展態(tài)到導(dǎo)帶尾態(tài)的躍遷，或者電F從價(jià)帶尾態(tài)到導(dǎo)帶邊擴(kuò)展態(tài)的躍遷口在此區(qū)域，l<0<lCPcmL與hw呈指數(shù)關(guān)系，所以也稱指數(shù)吸收區(qū)，?次帶吸收區(qū)（C區(qū)）；通常位于一近紅外區(qū)的他能吸收，對(duì)應(yīng)了電了從價(jià)帶到帶隙態(tài)或從惜隙態(tài)到導(dǎo)帶的躍1E此區(qū)域的吸收系數(shù)口很小，又稱為非本征吸收，其特點(diǎn)是口隨光子能量的減小趨于平緩。本征吸收區(qū)（a>104cm1）hv>EgJ不受準(zhǔn)動(dòng)量守恒的限制.非晶硅的本征光吸收>>晶體硅的本征光吸收帶邊（指數(shù)）吸收E（l<a<104cm1）a^exp（hv/El0）帶尾態(tài)的指數(shù)分布（Ubach帶尾）Et0—Ubach能量，E切標(biāo)志帶尾的寬度和結(jié)構(gòu)無(wú)序的程度次帶（帶隙態(tài)）吸收|X（a<10cm1）提供帶隙態(tài)的信息。光致退化效應(yīng)。光致退化效應(yīng)是非晶硅作為光伏材料的主要缺點(diǎn)，也是制約其大發(fā)展的主要障礙。晶體硅與非晶硅基本特征的比較。晶體長(zhǎng)程有序，非晶短程有序，長(zhǎng)程無(wú)序晶體硅由連續(xù)共價(jià)鍵組成，非晶共價(jià)鍵連續(xù)無(wú)規(guī)單晶硅各向異性，非晶硅各向同性非晶有更高的晶格勢(shì)能晶體硅是間接帶隙結(jié)構(gòu)，非晶硅是直接帶隙結(jié)構(gòu)，寬1.5ev微晶硅。概念：電導(dǎo)率高，尺寸在1-10納米自嵌于非晶硅基中（uc-Si）制備：等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉淀非晶硅薄膜太陽(yáng)電池的優(yōu)缺點(diǎn)。/r/