浅谈太阳能与减反射膜.ppt

浅谈太阳能与减反射膜 2016年10月 为什么使用太阳能 1 目录 减反射膜原理 2 世界能源消费结构 传统化石能源的应用对全球环境、气候的影响 温室效应 温室效应 可再生能源种类 类别 太阳能 风力 生物质 生物燃料 小水力 地热 投资/亿美元 1470 840 110 70 60 30 比例/% 56.98 32.56 4.26 2.71 2.33 1.16 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 优点： 1.储量大。 2.时间长。 3.无污染。 缺点：1.不稳定。 2.能流密度低。 3.成本高和效率低。 太阳能的利用 主要思路是太阳能发电。 主要包括两大方面：1.光伏发电 2.光热发电 光热发电：通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，利用太阳能加热收集装置内的传热介质（液体或气体），形成蒸汽带动发电机发电。 光伏发电：利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。 光热发电 光伏发电 各类太阳能的电池的特点比较 减反射膜作用 通俗的讲，就是消除或减少器件表面光的反射，从而增加光的透过率。 减反射膜作用 通常情况下，裸硅表面的反射率相当大，可将入射太阳光的30%以上反射掉。为了最大限度的减小正面的反射损失。 传统上，主要采用以下两种方式： 1.表面采用凹凸不平的结构。 各种电池的表面结构 减反射膜作用 2.在电池表面镀上一层或多层光学性质相匹配的减反射膜。 以硅为基体的减反射涂层结构 减反射膜原理 垂直入射时，硅片表面的反射率R为 （2.1） 为硅的折射率 为外界介质的折射率。 在真空或大气中，如果硅表面没有减反射膜，长波范围(1.1μm)入射光损失总量的34%，短波范围(0.4μm)为 54%。即使在硅表面制作了绒面，由于入射光产生多次反射而增加了吸收，但也有约11%的反射损失。 减反射膜原理 如图所示，如果在硅的表面制备一层透明的介质膜，由于介质膜的两个界面上的反射光相互干涉，可以降低反射率。 此时反射率由下式给出： （2.2） 式中，r1、r2分别是外界介质－膜和膜－硅界面上的菲涅尔反射系数；Δ 为膜层厚度引起的相位角。 它们可分别表示为： (2.3) (2.4) (2.5) 其中，n0、n 和nsi分别为外界介质、膜层和硅的折射率，λ0是入射光的波长，d 是膜层的实际厚度，nd 为膜层的光学厚度。 减反射膜原理 当波长 为的光垂直入射时，如果膜层光学厚度为 的四分之一，即 ，则由式(2.1)可得 （2.6） 为了使反射损失减到最小，即希望， 应有： （2.7） 减反射材料的选择 1.透明度：在给定光谱范围内有尽可能高的透明度。 2.折射率：基于一定的理论计算，确定相匹配的折射率。 3.机械牢固度：取决于薄膜的机械强度，薄膜的应力和其对基底的吸附力。 4.稳定性：结合不同的使用环境，是薄膜具有不同方面的稳定性。 目前主要的减反射膜材料 主要的减反射膜材料及其折射率