微电子学概论第九节太阳能电池.pdfVIP

Introduction to Microelectronics 第九章第九章 太阳能电池太阳能电池 §9.1 太阳光辐射 §9.2 太阳电池的特性 §9.3 硅太阳电池 §9.4 III-V族化合物太阳电池 §9.5 薄膜太阳电池 §9.6 太阳电池阵 第九章太阳能电池 随着世界能源需求的不断增加和宇宙开发的需要，以及日益加剧的温室效应对 人类生存环境的威胁，利用可再生能源的呼声越来越高。 太阳能直接转换为电能的技术是当前发展最快与最成熟的物理电源技术，而太 阳电池及其系统在空间和地面都已经广泛得到应用阳电池及其系统在空间和地面都已经广泛得到应用。。 太阳电池是利用半导体光伏效应直接把太阳能转换成电能的器件。 从1839年发现光生伏特效应，到1954年第一个硅太阳电池问世，太阳电池以其 独特的优点和强大的生命力，随着科学技术的进步得以飞速发展。目前太阳电池 的种类很多，应用领域很广，已经形成了专门的光伏科学和光伏工程。 光伏系统有许多应用光伏系统有许多应用，，它可以比它可以比一个硬币还小个硬币还小，，也可以比也可以比一个足球场还大个足球场还大，，可可 以为一个手表提供电力，也可以为一个小城镇供电，而它所需要的能源仅仅是太 阳光。光伏系统的这些优点，结合它简洁的工作方式，使之成为适用于许多独立 特殊应特殊应用的能的能源，前景尤为前景尤为吸引人人。 第九章太阳能电池 利用太阳电池，人类可以展翅高飞，飞离生存的地球，飞向那神奇的天空；宇 航员可以在飞船上探索宇宙的奥秘，也可以实现登陆月球和星际飞行。 已有几千颗卫星利用太阳电池的供电系统，遨游于太空，这些卫星有通讯卫星、 科学实验卫星科学实验卫星、空间站空间站、侦查卫星侦查卫星、气象卫星等等气象卫星等等。 利用太阳电池供电系统，可以与给边远地区供电照明，使边远地区的人们能够 看到电视看到电视，听到广播听到广播。 光伏发电还可以用于：家庭照明和家用电源，无线通信系统电源，电池充电器， 光伏水泵系统电源，海洋航行辅助电源，医用和冷藏用设备电源，乡村蓄电池充 电站，甚至光伏动力运输，太阳能汽车等等。 在设计和建造光伏系统时，最重要的参数是它的成本和光电转换效率。 第九章太阳能电池 中国未来空间站构思图 太阳电池板 第九章太阳能电池 太阳电池的分类 随着太阳电池研制和应用的发展，太阳电池已发展形成很多不同的种类，按电 池应用、结构、材料晶型等可以分为很多种类型，归纳如下： ⑴按应用分类：可分为空间电池和地面电池两大类。空间电池要求高效率、轻质 量、高可靠、耐辐射，材料、工艺、质量控制严格；地面电池侧重于低成本、高 效率、适合市场需求、具有竞争力。 ⑵按材料分类：可分为硅太阳电池和化合物太阳电池（包括III-V族、II-VI族、多 元化合物GaAlAs/GaAs、InP 、GdS/Cu S、CuInSe 等）及染料敏化太阳电池等。 2 2 ⑶按PN结结构分类：按PN结结构分，有同质结、异质结、平面结、垂直结和背场 电池；按PN结数量分，有单结电池、双结电池、三结电池、多结电池等。 ⑷按材料晶型分：可分为单晶太阳电池、多晶太阳电池、非晶太阳电池和微晶太 阳电池。 §9.1 太阳光辐射 第九章太阳能电池 太阳的辐射 7 太阳是一个通过其中心核聚变反