大学物理实验 工业和信息化普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 孙宇航 实验32 太阳能电池实验.pdfVIP

太阳能电池实验 太阳能电池实验 物理实验教学中心 物理实验教学中心 马红 马红 实验背景 实验背景 太阳能是指太阳辐射的能量。我们知道在太阳内部无时无刻的在进 太阳能是指太阳辐射的能量。我们知道在太阳内部无时无刻的在进 行着氢转变为氦的热核反应。反应过程中伴随着巨大的能量向宇宙空间 行着氢转变为氦的热核反应。反应过程中伴随着巨大的能量向宇宙空间 的释放。所有太阳释放到宇宙空间的能量都属于太阳能的范畴。科学研 的释放。所有太阳释放到宇宙空间的能量都属于太阳能的范畴。科学研 究已经表明太阳的热核反应可以持续百亿年左右，能量辐射功率约 究已经表明太阳的热核反应可以持续百亿年左右，能量辐射功率约 3.8 ×1023Kw。根据地球体积、及地球与太阳的距离等数据可以计算出 3.8 ×1023Kw。根据地球体积、及地球与太阳的距离等数据可以计算出 地球被辐照到的太阳能大致为全部太阳能量辐射量的20亿分之一左右。 地球被辐照到的太阳能大致为全部太阳能量辐射量的20亿分之一左右。 考虑到地球大气层对太阳辐射的反射和吸收等因素，实际到达地球表面 考虑到地球大气层对太阳辐射的反射和吸收等因素，实际到达地球表面 的太阳辐照功率为80亿千瓦，折合500万吨标准煤的能量。 的太阳辐照功率为80亿千瓦，折合500万吨标准煤的能量。 人类对硅材料的认识及固体理论、半导体理论的发展和成熟，是太 人类对硅材料的认识及固体理论、半导体理论的发展和成熟，是太 阳能利用的关键推动力，具有里程碑意义的事件是1945年美国Bell实验 阳能利用的关键推动力，具有里程碑意义的事件是1945年美国Bell实验 室研制出实用性硅太阳能电池。近年来，太阳能成为研究、技术、应用 室研制出实用性硅太阳能电池。近年来，太阳能成为研究、技术、应用 贸易的热点。太阳能潜在的市场为全世界所关注。除了人类能源需求量 贸易的热点。太阳能潜在的市场为全世界所关注。除了人类能源需求量 的增大、化石能源储量的下降和价格的提升、理论和工艺技术水平的提 的增大、化石能源储量的下降和价格的提升、理论和工艺技术水平的提 高等因素外，环保意识、可持续发展意识的提升也是一个重要的因素 高等因素外，环保意识、可持续发展意识的提升也是一个重要的因素 太阳能电池是目前太阳能利用中的关键环节，核心概念是pn结和光 太阳能电池是目前太阳能利用中的关键环节，核心概念是pn结和光 生伏特效应。理解太阳能电池的工作原理、基本特性表征参数和测试方 生伏特效应。理解太阳能电池的工作原理、基本特性表征参数和测试方 法是必要和重要的。 法是必要和重要的。 太阳能电池的发展 太阳能电池的发展  1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳  1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一个实用的太阳 能电池，效率为4% ，于1958年应用到美国的先锋1号人 能电池，效率为4% ，于1958年应用到美国的先锋1号人 造卫星上。 造卫星上。  由于材料、结构、工艺等方面的不断改进，太阳能电池逐  由于材料、结构、工艺等方面的不断改进，太阳能电池逐 渐由航天等特殊的用电场合进入到地面应用中。现在太阳 渐由航天等特殊的用电场合进入到地面应用中。现在太阳 能电池的价格不到20世纪70年代的1%。预期10年内太阳 能电池的价格不到20世纪70年代的1%。预期10年内太阳 能电池能源在美国、日本和欧洲的发电成本将可与火力发 能电池能源在美国、日本和欧洲的发电成本将可与火力发 电竞争。目前，年均增长率35%，是能源技术领域发展最 电竞争。目前，年均增长率35%，是能源技术领域发展最 快的行业。 快的行业。 无机太