光伏组件专业知识答卷1.docVIP

太阳能组件专业知识 太阳能组件 太阳能组件是指具有封装及内部联结的，能单独提供直流电输出的，最小不可分割的光伏电池组合装置。 一、太阳能组件常用类型及其特点 太阳能电池常规类型可分为硅太阳电池、薄膜太阳能电池、化合物太阳能电池，有机半导体太阳电池。硅太阳电池可分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。 晶太阳能电池与非晶硅类太阳能电池相比较，晶硅类太阳能电池设备成本投入较低，光电转换效率高，能耗高。非晶硅类太阳能电池设备投入较高，光电转换效率较低，能耗低。 单晶硅太阳电池与多晶硅太阳电池相比较，单晶硅太阳能电池的光电转换效率平均约18.3%左右，最高可达到24%，但制作成本很大。 多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率平均约17.2%左右。从制作成本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性价比来讲，单晶硅太阳能电池要略好。 （1）晶体、单晶，多晶和非晶简介 晶体：由结晶物质构成的、其内部的构造质点(如原子、分子)呈平移周期性规律排列的固体。 单晶：构成整个晶体的各种离子或原子全都是按照一定的方向和顺序排列的叫单晶体。（特点：长程有序） 多晶：如果由多个单晶体混乱地结合在一起，晶体之间有明显的界限，这样的晶体就叫多晶体。 非晶：组成原子的排列为长程无序，短程有序，原子间的键合类似晶体硅，形成一种共价无规律网状结构。 二、太阳能电池组件的发电原理简介 太阳能电池组件（又称光伏组件)，光伏顾名思义就是光生伏特效应。我们知道物体是有原子构成的，而原子是有原子核和核外层电子构成的。电子带有负电荷，原子核中的质子带有正电荷。一些核外层电子在太阳光照条件下获得能量脱离原子核外的轨道。脱离的电子被其他能量高的原子捕获成为该原子的核外层电子。这样失去电子的原子将带正电，得到电子的原子将带负电。在中学课程中化学和物理这两门课程里都有相关介绍。将通过PN结的形成介绍光照条件下物体是如何产生电动势的。 　（1）几种常见元素的原子结构 硅太阳电池生产中常用的硅（Si），磷（P），硼（B）元素的原子结构模型如图1所示 图1 硅晶体内的共价键 硅晶体的特点是原子之间靠共有电子对连接在一起。硅原子的4个价电子和它相邻的4个原子组成4对共有电子对。这种共有电子对就称为“共价键”。如所示硅的晶体结构 图2 在本征半导体中掺杂P原子，P原子代替了原来Si原子的位置，并且有一个电子多余，我们称这样的半导体为N型半导体。如图3所示 图3 在本征半导体中掺杂B原子，B原子代替了原来Si原子的位置，并且形成一个空位，我们称这样的半导体为P型半导体。如图4所示 图4 平衡PN结 在一块完整的半导体晶体中，如果一部分是N型半导体，另一部分是P型半导体。在N型半导体中，多数载流子是电子，电子浓度远远超过少数载流子空穴的浓度，而在P型半导体中，空穴是多数载流子，空穴浓度远远超过少数载流子电子的浓度，如图5所示。 图5 PN结的形成 在N型和P型半导体的交界面处存在有电子和空穴浓度梯度，N区中的电子就向P区渗透扩散，扩散的结果是N型区域中邻近P型区域一边的薄层内有一部分电子扩散到N型中去了。由于这个薄层失去了一些电子，在N区就形成带正电荷的区域。同样，P型区域中邻近N型区域一边的薄层内有一部分空穴扩散到N型区域一边去了。由于这个薄层失去了一空穴，在P区就形成了带负电荷的区域。这样在N型区和P型区交界面的两侧形成了带正，负电荷的区域，叫做空间电荷区。如图6所示。 图6 由于PN结势垒区内存在较强的内建电场（自n区指向p区），pn结两边的光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动：p区的电子穿过PN结进入n区；n区的空穴进入p区，使p端电势升高，n端电势降低，于是在PN结两端形成了光生电动势，这就是PN的光生伏特效应,也就是光伏组件的发电原理。如图7所示 图7 （2）晶体硅太阳电池制备流程 图8 晶硅太阳电池结构： 图9 当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在PN结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。 三、主辅材的技术要求及使用原理： 首先了解太阳电池为什么要封装，太阳能电池组件生产线又称为封装线。由于单体电池片薄、脆，容易损坏且单片电池只有0.5V左右，单片功率低，因此单体太阳电池不能够直接作电池使用。于是我们将单体电池片通过串联提高电压，通过