太阳能材料简介经典案例.pptxVIP

太阳能电池简介;1883年，有人在半导体硒和金属接触处发现了固体光伏效应。以后人们把能够产生光生伏打效应的器件称为光伏器件，半导体PN结，在太阳光照射下效率最高，这类器件通常称为太阳能器件。(Solar cell) 1954年，恰宾(Charbin)等人在美国贝尔电话实验室第一次做出了光电转化效率6%的实用单晶硅太阳能电池。;太阳能电池的物理基础;本征半导体特征;本征激发;杂质半导体特征;P型半导体特征----载流子为空穴,杂质原子为受主原子;电子扩散方向;1. 基本原理;电子空穴对位于：耗尽区，N区和P区;N区;光生伏打效应;P;影响光电流的因素;太阳能电池的光学性质;;单晶硅太阳能电池: 理论上限为27% 目前的最大值：24%左右 GaAs太阳能电池：理论上限为28.5% 目前最大值为：24.7%;2). 辐照效应：太阳能电池受高能离子的辐射，体内产生缺陷，形成一个复合中心。;3). 材料的能带宽度：开路电压Uoc随能带宽度Eg的增大而增大，另一方面，短路电流密度Isc随Eg的增大而减小， 因此期望在某一个确定的Eg下出现太阳能效率的峰值! 一般而言Eg介于1.2-1.6 eV的材料做成的太阳能电池，可望 达到最高效率。;5). 掺杂浓度：参杂浓度越高，Uoc越高，但过高的参杂会引起带宽的的变小，少子寿命下降等高参杂效应。;太阳能电池的分类介绍;硅系太阳能电池;制作流程;多晶硅: 是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。;非晶硅: 单质硅的一种形态。棕黑色或灰黑色的微晶体。不具有完整的金刚石晶胞，纯度不高。熔点、密度和硬度也明显低于晶体硅。;非晶硅中光生载流子只有漂移运动而无扩散运动;硅系太阳能电池比较;有机太阳能电池;1954年，恰宾(Charbin)等人在美国贝尔电话实验室第一次做出了光电转化效率6%的实用单晶硅太阳能电池。 1958年, Kearns和Calvin以镁酞菁（MgPc）染料，染料层夹在两个功函数不同的电极之间。在那个器件上，他们观测到了200 mV的开路电压。;优点：成本低，功能易于调制，柔韧性以及成膜性都比较好。加工过程相对简单，可低温操作，???件制作成本比较低。可实现大面积制造，轻便易携带等。;1. 肖特基型;透明电极ITO;工作原理流程图;有机太阳能电池常用材料;染料敏化太阳能电池;工作原理;染料分子受太阳光照射后由基态跃迁至激发态； 处于激发态的染料分子将电子注入到半导体的导带中； 电子扩散至导电基底，后流入外电路中； 处于氧化态的染料被还原态的电解质还原再生； 氧化态的电解质在对电极接受电子后被还原，从而完成一个循环；;S+hv→S*， S*→S++e(CB), S++red→S+ox, ox+e-(CE)→red S：染料 S*：染料激发态 Red：还原剂 Ox：氧化剂 CE:对电极 CB:价键带