文档详情

太阳能电池 工作原理、技术和系统应用的课件 太阳能电池课件 新南威尔士大学.ppt

发布:2017-05-03约2.5千字共276页下载文档
文本预览下载声明
太阳能电池 工作原理、技术及应用;;(二)课程要求: 本课程要求学生上课不迟到、不早退、不旷课,请假需要有正规假条;能够按照要求认真完成作业。课程教学中提倡学生积极参与。;(一)教材 Martin A.Green,《太阳能电池工作原理、技术和系统应用》,上海交通大学出版社,2010年。 (二)参考资料 施钰川 主编,《太阳能原理与技术》,西安交通大学出版社,2009年; 熊绍珍 等主编,《太阳电池基础与应用》,科学出版社,2009年; 钱伯章 主编,《太阳能技术与应用/新能源技术丛书》,科学出版社,2010年; 赵雨等 主编,《太阳能电池技术及应用》,中国铁道出版社,2013年。; 第一章 太阳能电池和太阳光;主要内容;1.1引言;;预计2040年太阳能电池占25%;基本工作原理: 光伏效应(Photovoltaic effect);光伏效应:光照使不均匀半导体不同部位之间产生电位差的现象(P-N结)。;价带: 0K条件下被电子填充的能量最高的能带 导带: 0K条件下未被电子填充的能量最低的能带 禁带:导带底与价带顶之间能带 带隙:导带底与价带顶之间的能量差;带隙;每个原子的价电子分别与相邻的四个原子的价电子组成共价键,在空间形成排列有序的单晶体结构 纯净的单晶半导体称为本征半导体。;价电子(热激发);在外电场作用下,电子的定向移动形成电流;在外电场作用下,空穴的定向移动形成电流;(1) 在半导体中有两种载流子;本征半导体缺点 1、电子浓度=空穴浓度; 2、载流子少,导电性差,温度稳定性差! 不适宜制造半导体器件,通常要掺入一些杂质来提高导电能力。此外,产生电子-空穴对后,由于导电性差和缺乏将电子-空穴继续分开的能量,电子-空穴会很快复合,不实用。;杂质半导体;杂质半导体;(1)N型半导体;杂质半导体;P型半导体;P-N结的形成;在交界面,由于扩散运动,经过复合,出现空间电荷区。;P-N结;由于N区的电子向P区扩散,P区的空穴向N区扩散,在p型半导体和n型半导体的交界面附近产生了一个由n p的电场,称为内建场。;光生伏特效应;太阳能电池工作原理: 由光照射,基于光生伏特效应,使p-n结产生电动势,使之形成电压。将电池与一个负载连接起来,就会形成电流回路。;1.2.2 太阳能电池发展概况; 法国物理学家Edmond Becquerel(贝克勒尔)于1839首先观察到,把光照到浸在电解液中且覆有感光材料AgCl的电极上产生光致电压,进而检测到电流,这就是光伏效应,当时他仅19岁。; 1877年,Adams和Day研究了玻璃硒的光伏效应。; 1883年美国科学家Charles Fritts(弗里茨)制造了第一个太阳能电池。他用两种不同材料的金属板来压制融化的硒,硒与其中一块板(如黄铜)仅仅黏住,形成薄片。然后再将金箔压在硒薄片的另一面,于是,历史上第一块光伏器件就制成了。这个薄膜器件有30cm2大,当时转换效率仅1%。; 1927年,人们研究在铜Cu表面生长氧化亚铜Cu2O层的光伏效应时,发现了铜-氧化亚铜交界处的整流效应。提出了利用金属铜及半导体氧化亚铜接合所形成的太阳能电池,促进了大面积光电池的发展。; 1939年,Nix发明铊-硫化物光电池。下图展示了由硒、铊-硫化物和Cu-Cu2O共同组成的电池。;1941年Ohl展示了一种基于天然p-n结的光伏器件。; 1954年贝尔实验室的三位科学家发现,在硅中掺杂一些杂质后,硅对光更加敏感。他们共同研制出了第一块现代太阳能电池,转换效率达到6%。这是太阳能电池发展史上一个重要里程碑,为人造卫星提供了可贵的能源。;太阳能电池的发展; 1973年,第一次石油危机后,太阳能应用转移到一般民用,如手表、小型计算器。这些设备通常是利用太阳能给镍镉电池充电。;1985年,在太阳能电池表面做出微沟槽的PESC(钝化发射区Passivation emitter solar cells)型太阳能电池,转换效率超过20%。;德国弗赖堡; 德国是世界上太阳能电池最普及的国家,其次是日本和美国。;2013年6月14日,日本太阳能电池龙头厂夏普(Sharp)宣布已采用聚光三结化合物研发出转换效率高达44.4%的太阳能电池。;1.3 阳光的物理来源;光子的能量;1.4 太阳常数-太阳光;黑体与光照度;不同温度下,黑体的光照度与波长的关系;总的功率强度;峰值波长λp; 太阳的表面辐射功率强度Isun相当于6000K(5762 K± 50K)黑体的辐射强度,其总的功率等于Isun乘于太阳表面积4πR2,R为太阳的半径。; 太阳光照射在距离D处的球面面积为4πD2 ,入射到物体的光
显示全部
相似文档