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太阳电池工作原理

第一部分目录引言太阳能辐射太阳电池结构和工作过程太阳电池的电性能引言太阳能电池的历史1839年法国实验物理学家EdmundBacquerel（贝克勒尔）发现了光生伏特效应。1941年奥尔在硅上发现了光伏效应。1954年Chaipin（恰宾）和Carlson(卡尔松)等人在贝尔实验室制成了光电转换效率达6%的世界上第一块实用的硅太阳电池，标志着太阳电池研制工作的重大进展。引言单击此处添加小标题1959年第一个光电转换效率为5％的多晶硅太阳电池问世。单击此处添加小标题1975年，美国科学家制作出非晶硅太阳电池。单击此处添加小标题1960年硅太阳电池发电首次并入常规电网。单击此处添加小标题80年代初，太阳电池开始规模化生产。单击此处可添加副标题太阳电池—将太阳光能直接转换为电能的半导体器件种类●硅太阳电池i太阳电池1)单晶硅片aAs太阳电池2)多晶硅片料敏化电池3)非晶硅薄膜u2S电池4)多晶硅薄膜引言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）AM1.5—太阳入射角为45°的太阳辐射太阳辐射穿过大气层的情况AM0AM1.5太阳电池结构正电极铝背场负电极主栅线负电极子栅线Junction太阳电池的工作过程

——光生伏特效应太阳电池的工作过程

——光生伏特效应Scell吸收光子，产生电子空穴对。电子空穴对被内建电场分离，在PN结两端产生电势。将PN结用导线连接，形成电流。在太阳电池两端连接负载，实现了将光能向电能的转换。太阳电池等效电路太阳电池电性能参数Isc,Voc,Eff,FF添加标题Isc：电池面积、光强、温度添加标题Voc:光强、温度FF：串联电阻、并联电阻添加标题太阳电池电性能参数开路电压Voc添加标题短路电流Isc添加标题串联电阻Rs添加标题并联电阻Rsh添加标题填充因子FF添加标题对理想的P-N结电池最小饱和电流密度与禁带宽度的关系开路电压开路电压对于硅，禁带宽度约为1.1ev，所得到最大Voc约为700mV，相应的最高FF为0.84。禁带宽度约为1.4～1.6ev，转化率会出现个峰值，砷化镓具有接近最佳值的禁带宽度。Voc的损失主要在于体内复合。短路电流

——损失途径表面的减反射程度，通过制绒和镀减反射膜使反射率在10%以下。正面电极的印刷遮掉10%左右的入射光。电池片比较薄，部分光线会直接穿透电池片。不过现采用全背面印刷铝浆对这损失有很大削弱。半导体体内和表面的复合。串联电阻●硅材料体电阻●金属电极电阻●金属与硅的接触电阻串联电阻串联电阻表达式：是正面电极金属栅线电阻，rc1、rc2分别是正面、背面金属半导体接触电阻，rt是正面扩散层的电阻，rb是基区体电阻，rmb是背面电极金属层的电阻串联电阻金属体电阻：其中rsq为厚膜金属导体层的方块电阻，厚膜印刷银电极通常为0.003Ω/□～0.005Ω/□；l为栅线长度；w为栅线宽度。对于铝背场形式的背面电极，rsq通常为0.010～0.020Ω/□。、即可算出结果。串联电阻金属半导体接触电阻：εs是硅的介电常数，ND是掺杂浓度。大致上ND≥1019/cm3时，RC将主要表现为隧道效应，并随着ND的增加迅速地下降。对于势垒高度在0.6V左右的金属材料，当硅的掺杂浓度在1020/cm3附近时，RC的数值大约为10-3～10-4Ωcm2串联电阻扩散薄层电阻引起的串联电阻：为扩散层方块电阻；L为电池主焊接电极方向尺寸；W为电池细栅线方向尺寸；m为细栅线条数串联电阻基区体电阻：d为基区厚度，约等于硅基片厚度；地面用太阳电池基片材料电阻率通常使用范围为0.5～３Ω.cm*