应用光伏学题目.docVIP

第一章? 太阳光的特性 ? 习题： 1、当太阳相对于水平面的高度是30°时，相应的大气光学质量（AM）是多少？ 2、在AM1.5光照情况下，高1m的垂直的杆投影的长度是多少？ 3、计算6月21日悉尼（南纬34°）和旧金山（北纬38°）正正午太阳的高度。 4、夏至正午位于墨西哥州的阿尔伯克基（北纬35°）,直接辐射的阳光落在与日地连线垂直的平面上的时候的强度90mW/㎝2。计算在面向南面与水平成40°角的水平上的直接辐射强度。 5、为设计适当的光伏系统，良好的日照数据（即光照量）对于每一个地区都是至关重要的。请例举所在（国家或省、市、自治区）日照数据的来源以及特征。 第二章? 半导体与P-N结 ? 1、硅的吸收系数从波长为0.3um时的1.65×106㎝2，下降到0.6um时的4400㎝-1和1.1um时的3.5㎝-1。假设电池的前后表面对任何波长的光都没有反射，电池厚度为300um。分别针对上述三种波长，以表面电子空穴对产生率为基准，计算距离表面不同深度的电子空穴对产生率并作图。 2、用半导体的电子特性解释，当光子的能量接近带隙能量时，为什么吸收系数随光子能量的增加（更多有关信息请参考Green,1992或其他类似文献）。 第三章? 太阳能电池的特性 ? 1、（a）假设硅的带隙能量是1.12eV，并假设量子效率是1，如图3-7和3-8所讨论的情况，根据附录B所提供的标准“非归一化”全局ＡＭ1.5光谱表格，计算在300Ｋ条件下，以下电流限时的归一化温度系数： 1/Isc×dIsc/dT ? 2、（a）波长是800nm,强度为20mW/㎝2的单色光均匀照射在硅能电池（带隙为1.12eV）上。已知在此波长时，电池的量子效率为0.8，如果电池的面积是4㎝2，计算其短路电流的大小。 (b)如果半导体的带隙是(i)0.7Ev,(ii)2.0eV,假设其余条件不变，分别重复问题3.2（a）。 （c）对于3.2（a）中所描述的硅电池，计算开路电压，填充因子以及能量转化效率，假设其理想因子为1.2，暗电流密度为1PA/cm2。 （d）估算造成填充因子和能量转化效率损失小于5%的（i）串联电阻，（ii）分流电阻的允许范围。 3、（a）一枚硅太阳能电池的面积是100cm2，当照射在电池上的光照强度是1KW/m2，工作温度是300K时，电池的开路电压是600mV，短路电流3.3A。假设电池运作理想，计算在最大功率点时的能量转化效率。 （b）如果上述电池伴有0.1Ω的串联电阻和3Ω的分流电阻，假设其余条件不变，重新计算最大功率点时的能量转化效率。 ? 第四章? 太阳能电池特性和设计 ? 1、（a）概述一下当今用于生产硅衬底的技术。 （b）它们各自有哪些优点和缺点？ （c）单晶硅衬底能够长远发展吗？ 2、（a）除了硅以外，还有哪些材料可以做太阳能电池的衬底？ (b)它们各自有哪些优点和缺点? (c)是否有些材料比其他的材料的更合适于特殊的应用或环境？ 3、用流程图概述将石英岩转化成硅材料空间太阳能电池所需步骤。 4、（a）画出典型的商业太阳能电池横截面图，并在图中标出主要结构。 （b）简要描述太阳能电池的工作原理。 （c）概述在设计方面影响太阳能电池效率的几个要素。 5、商业大规模生产的地面用太阳能电池的效率，总是比在实验室环境下制造的最高效的电池要低很多，讨论两种生产环境采用不同制造工艺的原因及其所带来的影响，并且解释这些因素为何能够引起如此巨大的性能差距。 6、通过某技术，可生产出效率为10%的太阳能电池组件。在光照充足的情况下（1KW/㎡）,每峰值瓦特的价格是$1。在一个特定的应用场合中，系统平衡部件（即光伏阵列之外的其他系统部件）的成本取决于光伏阵列的面积，总计为$80/㎡。假设其他成本都相等，通过另一种技术制造的效率为5%的组件若要达到相近的系数总成本，其每峰值瓦特的定价应为多少? 7、（a）推导因电流在硅太阳能电池顶部扩散层中横向电流所导致的功率损失百分率的表达式。 （b）一个商业电池的顶层方块电阻为35Ω/□.其最大功率输出点的电压为420mV，电流密度为28mA/㎝2。如果副柵线间距为3mm，计算因电流在顶部扩散层中横向流动所导致的功率损失百分率。 （c）如果350um厚的衬底体电阻率为1Ω?cm,那么电流在衬底中流动所导致的功率损失百分率是多少？ 8、计算并描绘硅太阳能电池的光谱响应度（短路电流/入射单频光功率）的上极限相对于波长的草图。 ? 第五章? 光伏电池的互联和组件的装配 ? 1、假设一个太阳能组件包括40个串联的特征相同的电池。在明亮的日光下，在每个电池的开路电压是0.61V，短路电流3A。整个组件在明亮的日光下被短路，其中一个电池被部分遮挡。假设所有的电池得理想因子都为1，并且忽略温度影响，求在被遮挡的电池上所消耗的能量