光伏原理考點總結(jié)

.太陽能發(fā)電的優(yōu)點和缺點；優(yōu)點能量取之不盡用之不竭隨地取無污染，環(huán)保安全成本低缺點：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.太陽光能量主要集中的波長范圍，及能量分布最大值對應(yīng)的波長；波長：0.22-4um99%.大氣質(zhì)量，AM0,AM1,AM1.5;AM0太陽常數(shù)90°零輻射AM1垂直入射地球表面，一個標準大氣質(zhì)量AM1.5:48.2°角入射功率1kw/m2.地面和航天用太陽電池的標準測試條件；地面：25+2C,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。.太陽電池性能的影響因素；晶體結(jié)構(gòu)日照溫度負載電阻光譜響應(yīng)遮擋.太陽電池對材料選擇要求；1,禁帶不能太寬2,有較高的光電轉(zhuǎn)換率3,便于生產(chǎn)，材料性能穩(wěn)定.獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分；光伏組件，儲能裝置，變換裝置，控制系統(tǒng)，負載.太陽電池組件、方陣；.光伏建筑一體化及其技術(shù)特點；分布式，自發(fā)自用余電上網(wǎng).太陽能建筑中的關(guān)鍵技術(shù)；.光伏扶貧及其技術(shù)特點；.分布式光伏發(fā)電；.光生伏特效應(yīng)；Pn結(jié)勢壘區(qū)的自建電場作用下，p區(qū)光生電子穿過pn結(jié)進入n區(qū)，使n區(qū)帶負電，n區(qū)光生空穴穿過pn結(jié)進入p區(qū)使p區(qū)帶正電，最終使pn結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動勢和光生電流就是光伏效應(yīng)。pn結(jié)勢壘區(qū)存在自n區(qū)指向p區(qū)的內(nèi)建電場口在該電場作用下，b1乂的光生電子穿過pn結(jié)進入n區(qū)，使n|X：帶負電，n區(qū)的光生空穴進入p|乂，使p區(qū)帶正電，于是在P」i結(jié)兩端形成了光生電動外V《或稱光生電壓）和從n區(qū)到p區(qū)光生電流k0該現(xiàn)象稱為p-n結(jié)的光生伏特效應(yīng)c由于光照在p-n結(jié)兩端產(chǎn)生光生電動勢，相當于在p-n結(jié)兩端加正向電壓V,使勢壘降低qVD-qV,產(chǎn)生正向電流If（內(nèi)部從P區(qū)指向“區(qū)）口.半導(dǎo)體光電器件能產(chǎn)生光生電動勢的條件；半導(dǎo)體材料對一定波長的入射光有足夠大的吸收系數(shù)，具有光伏結(jié)構(gòu)，即有有一個內(nèi)建電場所對應(yīng)的勢壘區(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.太陽電池工作時的三股電流及流經(jīng)負載的電流表達式；如光電池與負載通陽接成通路，則通過負載的電流為：.太陽電池的I-V特性曲線;M——池耐電茂?由原特性曲線.短路電流、開路電壓定義及其決定因素;短路電流：開路電壓：開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，光照強度）反向飽和電流和短路電流開路電壓的大小U接觸必丹第v口仃關(guān)口%=2-瓦）=竽口等

qhni""fexp（-霜…需+q爵N區(qū)和P區(qū)的洋攙雜濃度,摻雜濃度和趣大，接觸電勢殖（或內(nèi)拉電Vm技后e也池開路電壓通常也過高匚&）機險.溫度越高.本征我流廣區(qū)廢nr越大.。械小,電,池的開路電壓降低.0-□<3>半導(dǎo)體材料的禁帶寬度,禁帶寬度挺大.今致本征我流『濃度越小，V&越大，開路電壓魁高。開路電東指在開路情況下太陽電池兩端的電選令1=0.I=令1=0.I=lsexp=^OC=qV-1一勿管+】）Voc取決太陽電池的反向飽和電流和短路電流-.通常太陽電池所標明的功率即為在標準工作條件下最大功率點所對應(yīng)的功率;

曲線上M點為該太陽電池的最佳工作點（或最大功率點），1nl為最佳I：作'電流,—為最佳工作電壓,%為最齊佳負載電阻?對應(yīng)的最大輸出功率為mPm=Anhn=Knax輸出中一流通常太陽電池所標明的功率即為在標準工作條件卜.最大功率*所對應(yīng)Pm=Anhn=Knax輸出中一流FF二電。尤Vockc^ochc22.光電轉(zhuǎn)換效率公式;轉(zhuǎn)換效率可太陽光輻照強度/（FF二電。尤Vockc^ochc22.光電轉(zhuǎn)換效率公式;轉(zhuǎn)換效率可太陽光輻照強度/（kWJcm"）x受光面積/（nf）乂100%yx7xFF“江工”-乂100%太陽輻射功率.理想和實際太陽電池的等效電路;理想：七：0U百

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后:a或aOOG?@'j?；0：?：Gro?*???；?1???0|G>0.0：0-r二、—I內(nèi)比業(yè)場￡此生電場ft理想太陽電池可等效為一恒流源（光生電流）與,正向二極管并聯(lián).無光照時類似二極管特性，有光照時產(chǎn)生光牛.電流【L，”.為負載◎」=，i卜P倦）-1

實際RsK、11sh分別為太陽電池中的串、并聯(lián)電阻口實際太陽電池的出流與電壓美系為q(V+/星)

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k°TV+/R§Rshq(V+IKs)O.Q0」01OJ04Q.5Qh0.7q(V+IKs)O.Q0」01OJ04Q.5Qh0.7膽看電選V串聯(lián)電網(wǎng)對電流電氐特性的霰響樂意圖3\q(N+lRs)Y?香至印V+//?-\q(N+lRs)Y?香至印V+//?-1RD?07電池電Hl并朧電阻對電流電歷特性的影響示意圖IQE0L)=EQEW1-KOI)一?、遣⒙?lián)電阻不會影晌電池的短路電流，而對填充因子的影響較大進而影響開路電壓。.內(nèi)、外量子效率及二者的關(guān)系；內(nèi)量子效率：被太陽電池吸收的波長為r的光子能對外電路提供一個電子的概率。反映對短路電流有貢獻的光生載流子數(shù)與被電池吸收的光子數(shù)。（考慮了反射損失，電池的實際吸收，IQE）外量子效率：對整個太陽光譜，入射到太陽能電池表面的波長為r的光子能對外電路提供一個電子的概率。（不考慮反射損失，EQE兩者關(guān)系：其中，及為由池中球先反時率，T為電池半球透射率匕如果電池足夠厚，T為零。.光電轉(zhuǎn)換效率的測定方法;第三章.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；單晶：晶格缺陷少，電池效率高；多晶：轉(zhuǎn)換效率比單晶低，但價格低非晶，無規(guī)則外形，內(nèi)部不存在長程有序.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單流程;加料一熔化T縮頸生長T放肩生長一等徑生長T尾部生長.晶體硅太陽電池的基本結(jié)構(gòu);1,表面柵線2,絨面3,藍色氮化硅4,擴散層5,硅基體6,鋁硅形成背面（鋁背場）太陽電池的J舌木結(jié)構(gòu).太陽電池表面織構(gòu)化的形式及其作用；作用：通過增加太陽光在硅片內(nèi)部的有效運動長度，進而增加光線被吸收的機會形式：金字塔，倒金字塔（嗷）.影響太陽電池減反膜的因素，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：MgF2SiO2,A12O3,SiO影響因素：透明度高，相匹配的折射率，穩(wěn)定性，機械牢固度（貼合襯底）.單晶硅太陽電池的特點；1,完整的結(jié)晶，效率高2,不容易產(chǎn)生光之衰退效應(yīng)3,發(fā)電特性穩(wěn)定4,硅原料豐富5,承受應(yīng)力強.光致衰退效應(yīng)；a-Si:H薄膜較長時間強光照或強電流通過后，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，影響了費米能級位置，電子的復(fù)合過程，從而改變電池性能。.晶體硅太陽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，會引入大量缺陷能級，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，減少復(fù)合中心。2,場效應(yīng)鈍化，使電荷積累，在界面處形成靜電場，降低少子濃度。.PECVD（等離子體增強化學(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激活粒子的一種化學(xué)氣相沉淀反應(yīng)。機理：釋放的原子態(tài)氫可以飽和界面上的懸掛鍵；且沉淀膜中會有正電的懸掛鍵,正電荷會產(chǎn)生場效應(yīng)鈍化作用降低表面復(fù)合效率。.太陽電池對電極的要求；1,接觸電阻??；2,收集效率高3,穩(wěn)定性好4,成本低5,易于引線，可焊性好6,能與硅形成牢固的接觸.太陽電池鋁背場的作用；.絲網(wǎng)印刷機所用金屬絲網(wǎng)的開口率、吐出量的公式;

②開11;線和線之間間隔的數(shù)值③口數(shù)：I平方英寸內(nèi)網(wǎng)孔的個數(shù)④開口率：空間面積與全體面積的比率⑤吐出量（透墨量）:隹網(wǎng)單位面積內(nèi)油墨透過網(wǎng)孔的總量.開口率（％戶（開口/（開口+線徑）＞x100例）325n、線徑28川11,開口50口11（5Q/（50+28））2X100=41%口上出出（pm尸開口率X絲網(wǎng)厚度例）325目、線徑28Hm、厚度60四】0.41X60pm=24.6pm.絲網(wǎng)印刷電極所用漿料的成分；導(dǎo)電相：一般是ag粉末有機載體：調(diào)節(jié)漿料的流動性等有利于印刷有機結(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，燃尺漿料的有機成分，使?jié){料和硅片形成良好的歐姆接.縱觀硅基太陽電池的發(fā)展歷程，光電轉(zhuǎn)換效率大幅提高主要是由于在哪兩個方面的重大改進；??第四章CRN\..能與實驗結(jié)果符合較好的非晶硅連續(xù)無規(guī)網(wǎng)絡(luò)模型（CNR模型）；概念：任一原子周圍有四個原子，只是鍵長和鍵角不同，因此長程無序

CRN\..非晶態(tài)固體的電子本征態(tài)；由于長程無序，不能再用BLOch函數(shù)表述分為：擴展態(tài)波函數(shù)（可延伸到整個材料）；定域態(tài)波函數(shù)（限制在一局域范圍，指數(shù)衰減）46.遷移率邊;概念:隨著無序程度的增加，定域態(tài)與獷展態(tài)的交界處向能帶中部移動,Ec和相互接近，最后相遇F能帶中部,整個能帶中的態(tài)都變?yōu)槎ㄓ驊B(tài)。對于能量在定域態(tài)范圍的電子,在T=OK時電子的遷移率為。，當能量改變進入擴展態(tài)時，電子的遷移率g突然瑜至一個有限值，因此把能帶中擴展態(tài)和定域態(tài)的交界處心和耳，叫做遷移率邊.47.非晶半導(dǎo)體的能帶模型;?非晶半導(dǎo)體的能帶模型①每個原子的價鍵要求被滿足，保持了與晶態(tài)同樣的共價鍵數(shù)Ec導(dǎo)帶或近鄰有序，形成基本的能帶;②由于缺乏長程序，即鍵長和鍵帆的漲落，形成定域態(tài)帶尾;③在帶尾定域態(tài)與擴展態(tài)之間存在明顯的分界線，叩遷移率邊Ec和Ev;⑷由于懸鍵等缺陷造成能隙中間

的缺陷定域帶（帶隙態(tài)）。帶隙態(tài)價帶短程有序一基本能帶長程無存一定域態(tài)帶尾懸掛鍵一帶隙中間形成隙態(tài)48.非晶硅中摻入氫的作用；降低材料中的缺陷，飽和懸掛鍵49.本征非晶硅的電導(dǎo)類型。1,擴展態(tài)電導(dǎo)2,帶尾態(tài)跳躍電導(dǎo)3,費米能級附近近程跳躍電導(dǎo)4,變程跳躍電導(dǎo)3.立流電導(dǎo)與溫度的關(guān)系圖5,6昨履硅直流電時率的御度依幢關(guān)系鵬上式第一項是獷展態(tài)電導(dǎo)，第二項是帶尾態(tài)電導(dǎo)，第三項是費米能級附近局域態(tài)的近程跳躍電導(dǎo),最后一項是極低溫下的變程跳躍電導(dǎo)。以In%對1”作圖,由各段直線的斜率可分別求出E。一班，場一%+憶及明06-,0Ti'k./.非晶硅材料最重要的特點，也是能夠成為低價格太陽能電池的最主要因素。由于非晶態(tài)長程無序，非晶硅的吸收系數(shù)大一個量級.a-Si:H光吸收的三個區(qū)域。?本征吸收區(qū)（A區(qū)A由電子吸收能量大于光學(xué)帶隙的光子從價帶內(nèi)部向?qū)?nèi)部躍遷而產(chǎn)生的吸收。在此區(qū)域，a-Si:H的吸收系數(shù)較大，通常在UcnW以上，隨光f能墾的變化具有案指數(shù)特征，在可見光譜范圍內(nèi)，的吸收系數(shù)要比品體硅大得多（而1-2個數(shù)最級），而太陽能電池主要是符可見光部分的光能（L6eW3.6eV）轉(zhuǎn)化成電能,這也是非晶硅太陽能電池可取代晶體硅太陽能電池的重要原因之?帶尾吸收區(qū)（B區(qū)X這個區(qū)域的吸收對應(yīng)電子從價帶邊擴展態(tài)到導(dǎo)帶尾態(tài)的躍遷，或者電子從價帶尾態(tài)到導(dǎo)帶邊獷展態(tài)的躍遷.在此區(qū)域，l<a<10^cm-i,與hv呈指數(shù)關(guān)系，所以也稱指數(shù)吸收區(qū).?次帶吸收X（C區(qū)）：通常位于近紅外區(qū)的低能吸收，對應(yīng)于電子從價帶到帶隙態(tài)或從帶隙態(tài)到導(dǎo)帶的躍遷.此區(qū)域的吸收系數(shù)口很小，又稱為非本征吸收，其特點是a隨光子能量的減小趨于平緩。導(dǎo)帶L本征吸收區(qū)cmJ）hv>Eg,不受準動量守恒的限制口導(dǎo)帶非晶硅的本征光吸收>>晶體娃的本征光吸收2.帶邊（指數(shù)）吸收區(qū)（l<avl（）4cm1）（iocexp（hv/F；0）帶尾態(tài)的指數(shù)分布（Ubach帶尾）Eg—Ubach能量，1標志帶尾的寬度和結(jié)構(gòu)無序的程度3,次帶（帶隙態(tài)）吸收區(qū)（a<10cnr】）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，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。1,晶體長程有序，非晶短程有序，長程無序2,晶體硅由連續(xù)共價鍵組成，非晶共價鍵連續(xù)無規(guī)3,單晶硅各向異性，非晶硅各向同性4,非晶有更高的晶格勢能5,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：等離子體增強化學(xué)氣相沉淀.非晶硅薄膜太陽電池的優(yōu)缺點。優(yōu)點：光吸收系數(shù)高，制造成本低，禁帶寬度大，開路電壓高，力學(xué)性能好，便于生產(chǎn)，襯底選擇多，光伏一體前景大缺點：效率低，穩(wěn)定性差（光致衰退）.非晶硅薄膜太陽電池采用p-i-n結(jié)構(gòu)，而不采用單晶硅太陽電池的p-n結(jié)構(gòu)的原因。Pn缺陷多，載流子擴散長度短，容易被復(fù)合而要求材料要薄，薄導(dǎo)致光吸收不足，光生電流小Pin中i層為光吸收層，光吸收效率高，光生電流大簡單來說pn擴散決定器件，pin是漂移決定器件。（i為本征非晶硅材料）.p-i-n型非晶硅薄膜太陽電池一般沉積在玻璃襯底上，以p、i、n的順序連續(xù)沉積各層而得，說明各層的作用。透明導(dǎo)電氧化物膜（TCO：透光，電極.為什么非晶硅薄膜太陽電池的p層總在迎光面？一方面空穴擴散長度短，p層受光便于收集空穴，另一方面，電子擴散長度長，n區(qū)背光電子收集損失小.衡量透明導(dǎo)電膜的三個重要指標。1,電導(dǎo)