单晶硅太阳能电池的性能研究.docVIP

目录 第一章 绪论 1 1.1 太阳能是人类最理想的能源 1 1.2 太阳能发电是最理想的新能源技术 1 1.3 太阳能发电的应用 2 1.4 太阳能发电的前景 2 第二章 单晶硅太阳能电池的理论基础 4 2.1 关于P-N结 4 2.2 光电流 4 2.3 光电压 6 2.4 太阳电池的等效电路 8 第三章 单晶硅太阳能电池的性能分析 10 3.1 硅太阳电池的结构 10 3.2 单晶硅太阳电池的主要性能参数 10 3.2.1 输出特性与光强关系 11 3.2.2 光照角特性 11 3.2.3 响应时间 11 3.2.4 光反射持性 11 3.2.5 温度特性 12 3.2.6 热性质 12 3.2.7 使用寿命 13 3.3 温度和光照强度对电池性能的影响 13 3.3.1 温度影响 13 3.3.2 光照强度影响 15 3.3.3 温度和光照强度的综合影响 16 3.4 辐照对电池性能的影晌 17 3.4.1 辐照损伤 17 3.4.2 提高光电抗辐射能力的方法 18 第四章 工艺参数对电池性能的影响 20 4.1 硅片的表面处理 20 4.1.1 表面损伤层 20 4.1.2 表面织构化 20 4.2 扩散 25 4.2.1 扩散温度和时间 25 4.2.3 常规P扩型对于性能的影响 26 4.3 减反射膜 26 4.3.1 氮化硅膜厚度 27 4.3.2 折射率 28 4.3.3少子寿命 28 4.3.4 H含量 28 4.3.5 硅氮比例 29 4.3.6 薄膜的折射率随Si/N的变化 29 4.3.7反射率 29 4.3.8沉积温度影响 29 4.4 电极加工及烧结中的影响因素 30 4.4.1 背电场 30 4.4.2 正电极 32 4.4.3 烧结因素 33 致谢 34 参考文献 35 第一章 绪论 1.1 太阳能是人类最理想的能源 随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有能源主要有3种，即火电、水电和核电。 火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出CO2和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。 水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。 核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。 这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是大阳能。 1.2 太阳能发电是最理想的新能源技术 照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。 从太阳能获得电力，需通过大阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。 要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。 目前，硅太阳电池能主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，最高转换效率已达24.7％，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10％，每瓦发电设备价格降到1－2美元时，便足以同现在的发电方式竟争。 我们国内现在主流还是单晶硅的太阳能电池。但慢慢地在向多晶和非晶太阳能电池发展，相信在不久将来，非晶太阳能电池将会做为主流。而且会趋向于薄膜化和低价化。 1.3 太阳能发电的应用 太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分激进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。现在美国