太阳能电池论文.pdf

《太阳能电池论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、太阳能电池物理学院09物本3班麦昌壮学号：2009294362太阳能电池的利用和太阳能电池特性的研究是21世纪的热门课题，太阳能电池的光谱响应和温度特性的测试对提高太阳能电池的生产工艺水平和研究电池片的性能有重要的参考价值。鉴于受实验条件和实验装置的限制，传统的太阳能电池特性参数测量装置，把主要研究内容放在了电池的光照特性、I-V特性和负载特性上，对光谱特性和温度特性研究很少，甚至没研究。该项目通过进行Si太阳能电池温度特性和光谱特性测试装置的设计，测试得出Si太阳能电池温度特性和光谱特性。1、研究背景1）太阳能（Sola

2、rEnergy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。2）火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧

3、燃料将排出CO2和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。3）水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。4）核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。5）这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能

4、，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是大阳能。6）太阳能发电是最理想的新能源，照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。2、理论研究硅光电池的结构、光电池的基本原理—光伏效应如图1图2。光电池特性参数的内容及其测量方法包括：全暗情况下硅光电池的伏安特性测量；硅光电池的光照效应与光电性质；太阳能电池的负载特性；硅光电池的

5、光谱特性；硅光电池温度特性等。本课题的研究内容是设计一个能够测量硅光电池光谱特性和温度特性的实验装置。。图1太阳电池结构示意图图2太阳电池发电原理示意图半导体制冷，是利用半导体材料的Peltier效应。当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的，原理见图3。图3半导体制冷原理LED以其直流供电、体积小、方向性好、光强可调、颜色丰富、冷光源和长寿命的优势，被认为是21世纪最有发展前景的新型光源3.太阳能电池的发展3.1第一代太阳能电池1954年，美国贝尔实验室研制

6、出第一块半导体太阳能电池，开始了利用太阳能发电的新纪元。由于太阳能电池价格昂贵，因此其发展缓慢，当时主要用于航天科技工程。20世纪70年代，由于石油危机，使人们对于可再生能源的兴趣越来越浓，太阳能电池也进入了快速发展的阶段。近几年太阳电池市场以每年30%的速度递增。目前，第一代太阳能电池约占太阳能电池产品市场的86%。第一代太阳能电池基于硅晶片基础之上，主要采用单晶体硅、多晶体硅及GaAs为材料，转换效率为11%~15%。单晶硅生长技术主要有直拉法和悬浮区熔法。直拉法是将硅材料在石英坩锅中加热熔化，使籽晶与硅液面接触，向上

7、提升以长出柱状的晶棒。直拉法的研究方向是设法增大硅棒的直径（目前硅棒的直径已经达到100~150mm），用区熔法生长单晶硅技术是将区熔提纯和制备单晶结合在一起，可以得到纯度很高的单晶硅，但成本很高。目前，在所有太阳能电池中此种硅片的效率是最高的，因此，采用低成本的方式改进区熔法生长太阳能电池用单晶硅也是目前的发展方向。为了进一步提高太阳能电池效率，近年来大力发展高效化电池工艺，主要有发射极钝化及背面局部扩散工艺、埋栅工艺和双层减反射膜工艺等。多晶硅材料生长主要运用定向凝固法及浇铸法工艺。定向凝固法是将硅材料在坩锅中熔融后，

8、使坩锅形成由上而下逐渐下降的温度场或从坩锅底部通冷源以造成温度梯度，使固液界面从坩锅底部向上移动而形成晶体。浇铸法是将熔化后的硅液倒入模具内形成晶锭，铸出的方形硅锭被切成方形硅片做成太阳电池。目前使用最广泛的是浇铸法，此法简单，能耗低，利于降低成本，但容易造成错位、杂质等缺陷，而导致光电转换效率低于单晶