化學(xué)電源ppt課件.ppt

1、硅光電池,1,2,硅光電池 是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它的結(jié)構(gòu)很簡單， 核心部分是一個大面積的PN結(jié)，把一只透明玻璃外殼的點(diǎn)接觸型二極管與一塊微安表接成閉合回路，當(dāng)二極管的管芯（PN結(jié)）受到光照時，你就會看到微安表的表針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，顯示出回路里有電流，這個現(xiàn)象稱為光生伏特效應(yīng)。,3,光生伏特效應(yīng) 當(dāng)光照射在硅光電池的PN結(jié)區(qū)時，會在半導(dǎo)體中激發(fā)出光生電子一空穴對。PN結(jié)兩邊的光生電子一空穴對，在內(nèi)電場的作用下，屬于多數(shù)載流子的不能穿越阻擋層，而少數(shù)載流子卻能穿越阻擋層。結(jié)果，P區(qū)的光生電子進(jìn)入N區(qū)，N區(qū)的光生空穴進(jìn)入p區(qū)，使每個區(qū)中的光生電子一空穴對分割開來。光生電子在N區(qū)的集結(jié)使

2、N區(qū)帶負(fù)電，光生電子在p區(qū)的集結(jié)使P區(qū)帶正電。P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生光生電動勢。當(dāng)硅光電池接人負(fù)載后，光電流從P區(qū)經(jīng)負(fù)載流至NE，負(fù)載中即得到功率輸出。,4,硅光電池結(jié)構(gòu)示意如圖,硅光電池實(shí)質(zhì)是硅片制成結(jié),其基體材料為一薄片P型單晶硅，其厚度在0.44mm以柵狀電極下，在它的表面上利用熱擴(kuò)散法生成一層N型受光層，基體和受光層的交接處形成PN結(jié)。,5,分類,晶體硅光電池,非晶體硅光電池,多晶硅光電池,6,晶體硅光電池：晶體硅光電池有單晶硅與多晶硅兩大類，用P型（或n型）硅襯底，通過磷（或硼）擴(kuò)散形成Pn結(jié)而制作成的。采用埋層電極、表面鈍化、強(qiáng)化陷 光、密柵工藝、優(yōu)化背電極及接觸電極等技術(shù)，提高材料中

3、的載流子收集效率，優(yōu)化抗反射膜、 凹凸表面、高反射背電極等方式，光電轉(zhuǎn)換效率有較大提高。 單晶硅光電池面積有限，目前比較大的為 10至 20cm的圓片，年產(chǎn)能力46MW/a。,7,非晶體硅光電池：a-Si（非晶硅）光電池一般采用高頻輝光放電方法使硅烷氣體分解沉積而成的。 由于分解沉積溫度低，可在玻璃、不銹鋼板、陶瓷板、柔性塑料片上沉積約1m厚的薄膜，易于大面積（0.5m1.0m），成本較低，多采用p in結(jié)構(gòu)。為提高效率和改善穩(wěn)定性，有時還制成三層p in 等多層疊層式結(jié)構(gòu)，或是插入一些過渡層。 其商品化產(chǎn)量連續(xù)增長，年產(chǎn)能力45MWa，10MW生產(chǎn)線已投入生產(chǎn)，全球市場用量每月在1千萬片左右

4、，居薄膜電池首位。,8,多晶硅光電池：p-Si（多晶硅，包括微晶）光電池沒有光致衰退效應(yīng)，材料質(zhì)量有所下降時也不會導(dǎo)致光電池受影響。大面積低溫p-Si膜與-Si組成疊層電池結(jié)構(gòu)，是提高a-S光電池穩(wěn)定性和轉(zhuǎn)換效率的重要途徑，可更充分利用太陽光譜。,9,硅太陽能電池三種類型的對比,10,硅光電池的應(yīng)用,硅光電池問世不過半個世紀(jì)，但是它的應(yīng)用范圍卻非常廣。硅光電池主要有三個方面的應(yīng)用，即作為電源、光電檢測器件和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。這里介紹幾種硅光電池的應(yīng)用實(shí)例。,11,12,13,根據(jù)硅光電池的輸出特性，將其單體串聯(lián)或并聯(lián)成陣列結(jié)構(gòu)，形成硅光電池的多極電池組，通過位移脈沖變換電路，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高精度的加工控制及準(zhǔn)停。提高長光柵檢測裝置分辨率的方法同樣適用于圓光柵測量角位移。,14,硅光電池在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用,當(dāng)小燈泡發(fā)出的光透過指尖射到硅光電池上，光電池的兩電極之間就有電壓產(chǎn)生。 由于指尖微血管里的血液隨著心臟跳動發(fā)生相應(yīng)與脈搏的容積變化，因而使得透過指尖射到光電池的光的強(qiáng)弱也發(fā)生相應(yīng)的變化，