光伏电池及其特性.pptVIP

第二章 光伏电池及其特性 1. Principle of Solar Cells 2 .硅型光伏电池的电特性 3.光伏电池的外特性 4. 光伏电池性能的检测 5.光伏电池的结构和分类 2.1 Principle of Solar Cells 2.1.1半导体的基础知识 What are Semiconductors? 入门 导带性界于导体与绝缘体之间的材料 中阶 电阻系数约为10-3 ~108 ?.cm的材料 进阶 能隙约在 4eV以下之的材料 能带理论（补充内容） 能带理论的基本要点 Li原子电子构型是1s22s1 能带中的电子分布 能带中的电子分布 导体、半导体和绝缘体 导体、半导体和绝缘体 导体、半导体和绝缘体 导体、半导体和绝缘体 Element semiconductor（元素半导体） Compound semiconductor（化合物半导体） Intrinsic semiconductor（本征半导体） Extrinsic semiconductor（掺杂半导体） Direct semiconductor（直接半导体） Indirect semiconductor（间接半导体） Degenerate semiconductor（简并半导体） Non-degenerate semiconductor（非简并半导体） Compensated semiconductor（补偿半导体） Non-compensated semiconductor（非补偿半导体） （1）Intrinsic semiconductor 完全纯净的、结构完整的半导体晶体，称为本征半导体。 Covalence Bonds 本征激发 在室温或光照下价电子获得足够能量摆脱共价键的束缚成为自由电子，并在共价键中留下一个空位（空穴）的过程。 （2） Extrinsic Semiconductor P-type Semiconductor (P型半導體) 半导体掺杂技术 PN结受光照后，光伏效应 光伏电池的光照的详细情况 光生载流子形成电流的过程 太陽光發電(Photovoltaic)原理 (II) 作业 1. 用能带理论解释导体和半导体的导电机理。 2. 阐述PN结的形成过程，并画出示意图。 2 .2硅型光伏电池的电特性 2.2.1 等效电路 2.2.2 光伏电池伏安特性曲线 2.2.3 输出功率和输出因子 2.2.4 输出效率 2.2.1光伏电池的等效电路 等效电路中符号的说明 等效电路图的理想形式 问题1：为什么可把太阳能电池的内部看成一个电流源（光电池）和一个硅二极管的复合体： 光伏电池无光照时就是一个PN结，有光照时，会产生光生电动势和光伏电流。 反向饱和电流 指给PN结加一反偏电压时，外加的电压使得PN结的耗尽层变宽，结电场（即内建电场）变大，电子的电势能增加，P区和N区的多数载流子（P区多子为空穴，N区多子为电子）就很难越过势垒，因此扩散电流趋近于零； 但是由于结电场的增加，使得N区和P区中的少数载流子更容易产生漂移运动，因此在这种情况下，PN结内的电流由起支配作用的漂移电流决定。漂移电流的方向与扩散电流的方向相反，表现在外电路上有一个流入N区的反向电流，它是由少数载流子的漂移运动形成的。由于少数载流子是由本征激发而产生的，在温度一定的情况下，热激发产生的少子数量是一定的，电流趋于恒定。 (a)开路电压 开路电压 2.2.2 光伏电池伏安特性曲线 光伏电池伏安特性曲线的另外一种表达形式 最大输出功率点的确定 当太阳电池接上负载RL 时，上图负载线与伏安特性曲线的交点处的IV乘积即为该负载下的输出功率。 等功率线与伏安特性曲线的切点，即为最佳工作点。该点处输出功率最大，Um/Im 为最佳负载电阻 . 为了精确计算最大功率点，可根据伏安特性曲线绘出P-U图，求极值即可。 曲线因子 又称填充因子 将Voc与Isc的乘积与最大功率Pm之比定义为填充因子FF，则 2.2.4 输出效率 太阳电池的转换效率η定义为太阳电池的最大输出功率与照射到太阳电池的总辐射能Pin之比，即 影响因素 1. 不同波长太阳光穿透能力不同，只有能量大于Eg的光子才能产生电子-空穴对，这一过程太阳辐射能大约损失25%； 2. 任何电池表面对光都有反射作用，辐射光要损失10%左右； 3. 能量大于Eg的光子在半导体内部，由于复合和寿命原因，不能全部生成电子-空穴对； 4. 光伏电池的工作电压一般是开路电压的60%； 5. 串联电阻和并联电阻的影响，往往使输出功率降低5%左右； 6. 曲线因数一般为0.75-0.8. 2.3 光伏电池的外特性 2.3.1 光谱响应 2.3.2 温度特性和光照特性 2.3.3 负载特性 概述 光伏电池