太阳能电池相关技术及其应用浅析(校一等奖)
- 格式:doc
- 大小:193.50 KB
- 文档页数:9
太阳能电池技术综述太阳能电池是一种利用光能转化为电能的设备。
它是一种先进的新能源技术,其潜力越来越被人们所重视。
大量的研究表明,太阳能电池在环保、可再生和节能方面表现出了显著的优势。
太阳能电池主要由太阳能电池片和组件两部分组成。
太阳能电池片的结构类似于普通的半导体二极管,由两种材料组成,一种是n型半导体,另一种是p型半导体,它们构成了一个pn结,其中n型半导体中掺入了少量的受光激发的杂质,使其成为光生电池。
当光照射到太阳能电池片上时,电子和空穴被激发进入半导体,形成电流和电势差,产生直流电流。
太阳能电池的发展历史可追溯到19世纪。
最初的太阳能电池是1850年由法国科学家埃德蒙·贝克勒尔发明的,它是通过将两块金属片浸泡在电解质中,形成一个电化学单元,以产生电流的方法实现的。
1960年代,太阳能电池的发展进入了高峰期。
此时,太阳能电池被广泛应用于航空、航天、卫星通信等领域的能源供应。
现代太阳能电池基本上都是基于硅材料的。
目前,太阳能电池已经广泛应用于住宅、商业和工业领域。
国内外很多公司都继续研制太阳能电池,以实现更高的转换效率、更低的成本和更长的使用寿命。
以下是一些主要的太阳能电池技术:1.单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是由单晶硅片制成的,具有高效率和长寿命等优点。
其转换效率可以达到20%左右。
这种太阳能电池适用于家庭和商业太阳能发电。
2.多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是由多晶硅片制成的,相对于单晶硅太阳能电池具有较低的转换效率,但制造成本更低。
目前,大量的太阳能组件和光伏系统都采用这种技术。
3.薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是指由不同的材料制成的,比如铜铟镓硒和有机材料。
这种技术的转换效率非常低,通常为10%以下。
但它具有更低的制造成本和更好的柔性,可以应用于行动电源和户外光伏系统中。
4.有机太阳能电池有机太阳能电池是由一种特殊的有机材料制成的。
这种太阳能电池较薄而灵活,便于移动和安装。
太阳能光伏发电技术及其应用太阳能光伏发电技术的应用有效地解决了偏远地区电能的供应性问题,同时其广泛应用有助于缓解能源短缺现状,有望成为替代能源,同时也应该看到,太阳能光伏发电技术的研究和应用还存在着很多问题需要解决和研究,特别是在我国这样一个起步比较晚的国家,但毋庸置疑的是,随着科研人员的不断努力,未来太阳能光伏发电技术的技术瓶颈一定会被不断突破,而其应用前景也将越来越广阔。
本文就太阳能光伏发电技术及其应用进行简单的阐述。
标签:太阳能;光伏发电技术;应用1、太阳能光伏发电技术1.1太阳能电池技术对于太阳能光伏发电系统而言,光伏电池在其中占据着最重要的地位,然而在应用光伏电池时光电转换的效率以及生产的成本是其最应当注重的问题。
随着科技的进步,人们开始对第一代光伏电池进行了改变,在光伏电池这能够加入了许多的非硅材料,一方面能够减少制作材料的成本,同时在降低半导体材料对电能消耗方面也有著十分显著的作用。
1.2光伏阵列的最大功率跟踪技术根据实际的情况,光伏阵列功率在输出时通过非线性的传导,能够与周围的环境、光照强度以及负载状况等因素联系在—起。
从图1我们可以看出,图上的两条曲线分别表示了光伏阵列的电流以及电压输出的特性。
其中A点表示的是当曲线1以及曲线2在太阳光照强度不同的情况下,光伏阵列某个时刻的运行轨迹的相交。
一旦太阳辐照强度出现变化,输出特性曲线也会随之改变,从1上升到2,此时若负载1若保持不变,则系统会停留在A′上,其功率与相应的最大点存在了一定的距离。
而将负载特性将1变化到2,则太阳辐照度变化也会由2转为1,相应的工作点会从B点转为B′点。
1.3聚光光伏技术太阳的光能经过路径出现损耗,因此地面上太阳光能中的能量十分有限,而聚光光伏技术的产生,不仅能够减少路径对太阳光能的损耗,同时还能进—步增加太阳能的使用效率。
其主要的工作原理是使用面积较小的高性能聚光电池来聚集太阳光,这样能够在提高太阳光辐照密度的同时,有效的减少生产的成本。
太阳能电池特性及应用实验报告太阳能电池特性及应用实验报告引言:太阳能电池是一种将太阳能转化为电能的装置,它在可再生能源领域具有重要的应用前景。
本实验旨在研究太阳能电池的特性,并探索其在实际应用中的潜力。
一、太阳能电池的基本原理太阳能电池是利用光电效应将太阳能转化为电能的装置。
光电效应是指当光照射到半导体材料上时,光子的能量会激发电子跃迁,从而产生电流。
太阳能电池通常由p-n结构的半导体材料构成,其中p型半导体富含正电荷,n型半导体富含负电荷。
当光照射到p-n结构上时,光子的能量会激发p-n结附近的电子,使其跃迁到导带中,形成电流。
二、太阳能电池的特性参数太阳能电池的性能主要由以下几个参数来描述:1. 开路电压(Open Circuit Voltage,简称OCV):在没有外部负载的情况下,太阳能电池正极和负极之间的电压。
OCV主要取决于半导体材料的能带结构和光照强度,通常在0.5V至1V之间。
2. 短路电流(Short Circuit Current,简称SCC):在外部负载为零时,太阳能电池正极和负极之间的电流。
SCC主要取决于光照强度和半导体材料的光电转换效率,通常在1mA至10mA之间。
3. 填充因子(Fill Factor,简称FF):填充因子是太阳能电池输出功率与最大输出功率的比值,反映了太阳能电池的电流-电压特性曲线的平坦程度。
填充因子越接近1,表示太阳能电池的性能越好。
4. 转换效率(Conversion Efficiency):转换效率是指太阳能电池将太阳能转化为电能的比例,通常以百分比表示。
转换效率越高,表示太阳能电池的能量利用效率越高。
三、太阳能电池的应用实验为了进一步了解太阳能电池的特性和应用潜力,我们进行了一系列实验。
1. 光照强度对太阳能电池性能的影响实验:我们在实验室中设置了不同光照强度的环境,通过改变光源的距离和光源的亮度来调节光照强度。
实验结果表明,随着光照强度的增加,太阳能电池的输出电流和功率也随之增加,但是开路电压基本保持不变。
一、前言2016年,我国科技事业取得了一系列的突破和进步,许多科技领域的重要成果和创新被国家科技进步奖项所认可和表彰。
以下是2016年国家科技进步奖项的名单,让我们一起来看看各领域的杰出成就。
二、国家自然科学奖一等奖1. 《柔性透明薄膜电子器件关键材料及其制备技术》该项目突破了传统硅基电子器件的局限,开发出具有柔性和透明性的新型电子器件关键材料及其制备技术,为柔性电子、可穿戴设备等领域的发展提供了重要支撑。
2. 《高效率太阳能电池关键技术》该项目在太阳能电池的材料和结构设计、制备工艺优化等方面取得了重大突破,实现了太阳能电池转换效率的显著提升,为清洁能源的发展做出了重要贡献。
三、国家技术发明奖一等奖1. 《高性能智能网络处理器及应用》该项目研发了一种高性能智能网络处理器及其应用技术,广泛应用于云计算、大数据处理等领域,极大提升了网络处理能力和效率。
2. 《高能密度锂离子电池关键技术及其应用》该项目在锂离子电池的能量密度、循环寿命等核心技术上取得重大突破,为电动汽车、储能系统等领域的发展提供了可靠的动力支持。
四、国家科学技术进步奖一等奖1. 《城市污水处理与资源化利用关键技术及工程示范》该项目提出了一套高效的城市污水处理与资源化利用技术,并成功在多个城市进行了工程示范,为城市水资源的合理利用和环境保护做出了重要贡献。
2. 《高速铁路重大技术与工程示范》该项目在高速铁路的设计、施工、运营管理等方面进行了多项重大技术创新和工程示范,为我国高速铁路的发展奠定了坚实的技术基础。
五、结语2016年国家科技进步奖项的名单展现了我国在自然科学、技术发明、科学技术进步等方面取得的一系列重大成就和突破。
这些成果不仅推动了我国科技事业的发展,也为全球科技进步做出了重要贡献。
希望未来能有更多类似的成果涌现,为人类社会的可持续发展和进步贡献力量。
六、国家技术发明奖二等奖1. 《高效工业气体传感技术及应用》该项目通过对工业气体传感技术的深入研究,开发出了高效的气体传感器及其应用技术,对于工业生产过程中的气体检测与监控起到了重要的作用,有助于提高生产效率和保障生产安全。
太阳能光伏发电技术及其应用探究摘要:目前,我国正在大力发展新能源产业,光伏发电技术也备受关注;太阳能是一种可再生能源,作为一种永远不会被用完的能源,将通过改进和发展来替代传统的原材料。
关键词:太阳能;光伏发电技术;应用引言基于全球可持续发展,绿色能源和低碳生活理念的重要性日益凸显,尤其是光伏发电技术,在包括中国和西方发达国家得到广泛应用;光伏发电技术的成熟发展,可以为我国资源、能源高效利用和环境的稳定发展提供稳定有力的支撑;在资源和能源节约力度加大的背景下,如何利用光伏发电提高资源效率,提高能源利用效率,成为相关人员需要考虑和解决的问题。
1.简述太阳能光伏发电1.1太阳能光伏发电的基本原理光伏发电的技术是利用太阳能资源,其中最重要的是将光能转化为电能的一种发电方式,这种技术具有环保、经济优势好,发展前景看好;其中,工作原理是通过太阳能电池作为半导体光伏效应,即当太阳光照射到太阳能电池上时,太阳能电池会吸收光能,通过不断吸收光能,产生“光生电子-空穴”对;此外,在电池闪电场的影响下,光生电子和空穴会分离,会产生相应的电压,形成动能,起到发电的作用。
1.2太阳能光伏发电技术的应用优势首先,光伏发电的优势在于无需中间能量转换,即可将光子直接转化为电子,使过程相对简单;二、太阳能资源无限,分布广、日照时间长、无需运输燃料、可就地生产和消费等,只要能利用好太阳能资源的特点即可无限使用;第三,光伏发电不使用中间能量转换,不使用机械部件或其他燃烧过程,不会产生大量噪音和温室气体污染,具有环境友好的特点;第四,光伏电站的建设和维护相对简单,它们是模块化的、标准化的结构,容量扩展比较简单,在管理上不需要值班人员看守,节省了大量的管理和维护成本。
2.光伏发电系统的组成及各部分功能2.1太阳电池组件及方阵太阳能电池是光伏发电系统的核心;太阳能电池单体是最小的光电转换单元,大小一般在4-200CM2不等,太阳能电池的工作电压和电流分别约为0.5V和20-25mA,不能单独作为电源使用,太阳能电池串并联封装后成为太阳能电池组件,其功率一般为几瓦到几十瓦,是可以单独用作电源的最小单元。
太阳能电池技术的原理及应用太阳能电池,顾名思义是利用太阳辐射能转换为电能的装置。
相较于传统的火力发电、水力发电等方式,太阳能电池可以减少极大的能源消耗和空气污染,成为当今世界逐渐普及的新型能源技术之一。
一、太阳能电池技术的原理太阳能电池是利用光电效应来转换太阳能。
光电效应指的是光线照射到低功函数的物体上时,就会打出电子,从而形成电流。
太阳能电池正是利用这一原理,将太阳光直接转换为电能。
具体来说,太阳能电池的基本构造是由两个半导体材料,即P 型半导体与N型半导体,通过P-N结相连接而成。
当光线照射到这个结上时,电子会从P型半导体的能级跃至N型半导体的低位能级,从而形成电流。
这一过程需要光子的能量大于硅等材料的能隙。
硅的能隙为1.12eV,因此只有波长小于1100nm的光线被吸收,形成电流。
二、太阳能电池技术的应用太阳能电池广泛应用于各种领域,从家庭照明到卫星能源系统。
1. 家庭应用随着人们环保意识的增强和能源价格的攀升,太阳能电池在家庭应用中越来越常见。
普及太阳能发电能够减少家庭的能源消耗,节约开支,并对减缓气候变化产生深远影响。
2. 太阳能水泵太阳能水泵可以在没有电力供应的地方使用,如偏远区域或者农村地区。
水泵的运转需要电力,而在没有电网的地方,太阳能水泵的这一不足就得到了弥补。
这就可以使得农业灌溉、家庭供水等问题得到优解。
3. 卫星能源系统太阳能电池作为卫星能源系统的核心之一,是目前卫星最广泛使用的能源系统。
卫星中的太阳能电池通过转换太阳辐射能为电能,以此为卫星提供能源。
三、太阳能电池技术的优缺点太阳能电池作为新兴能源技术,其优缺点非常明显。
1. 优点太阳能电池是一种清洁、绿色、可再生的能源技术。
其不会产生有害气体和污染物,对环境和生态的影响非常小。
而且太阳能电池是不受能源分布限制的,有非常广阔的应用前景。
此外,太阳能电池在长时间使用时还可以带来节能、节约成本的效果,十分经济实用。
2. 缺点太阳能电池的缺点主要是受环境影响。
太阳能电池技术在未来生活中的应用和发展随着人们对环境问题的日益关注,太阳能电池技术已经成为未来生活中非常重要的一个领域。
太阳能电池技术的应用从房屋的热水供应到汽车的动力系统都有所涉及,而且未来太阳能电池的发展将为人们的生活带来更加便捷、环保的方式。
太阳能电池的技术可以将光子转化为电子,并且可以用于在不同环境和条件下供电。
在太阳能电池技术的应用中,最常见的是用太阳能电池供电的家庭电器。
在未来的生活中,我们可以将太阳能电池技术应用于更多的领域,如交通、建筑、电力系统、移动设备等。
在交通领域中,太阳能电池可以用于电动汽车的充电。
电动汽车已经成为未来交通的主要形式之一,而太阳能电池提供的清洁能源可以让电动汽车更加环保。
在可再生能源不足时,可以通过连接到电网来充电,因此这种型号的汽车也可以成为备用电源。
同时,太阳能电池还可以用于其他交通运输方式,例如用于飞机和火车的供电系统。
在建筑领域中,太阳能电池可以用于建筑物的发电系统。
这种系统可以将建筑物的屋顶、墙壁、窗户等表面改为太阳能电池板,这些电池板可以吸收阳光并转化为电能。
这种发电模式不仅能够降低建筑的绿色设计成本,同时也对环境保护有很大的贡献。
此外,太阳能电池还可以用于建筑物外部的照明系统,也可以用于供暖和空调系统。
在电力系统领域中,太阳能电池可以用于城市和乡村的电力生产。
这种供电模式可以让大家不仅可以自给自足,同时也可以将多余的电力传回电网,这样可以帮助城市运转得更加智能和高效。
太阳能电池还可以用于农业生产中的电子设备,从而可以减少对生态环境的破坏并提高农民的生产效率。
在移动设备领域中,太阳能电池可以用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等设备的供电系统。
这些设备的电池寿命非常短,因此太阳能电池提供的电力可以让这些设备更加持久。
同时,太阳能电池还可以用于扩展电池寿命,这可以减少浪费和对环境的破坏。
总之,太阳能电池技术的发展将是未来生活中非常重要的领域。
太阳能电池技术的应用涉及面很广,可以用于家庭电器、交通、建筑、电力系统和移动设备,未来将有更多的应用方式出现。
太阳能的利用技术分析论文随着现代工业和生活的快速发展,人类对能源的需求日益增加,而传统能源资源的日益枯竭,引发了严峻的能源危机。
为了解决这一问题,人类不断开发利用新的能源。
作为一种清洁、环保、节能、可再生的新型能源,太阳能在近年来的应用中大放异彩。
本文将对太阳能的利用技术进行分析,探讨其优缺点。
一、太阳能利用技术的分类太阳能的利用技术可分为热能利用技术和光能利用技术两类。
(一)热能利用技术太阳能通过吸收、反射和透过三种方式被转化为热能,然后进行集热、储热、传热和利用热的过程,以满足人们的生活和工业生产需要。
热能利用技术主要包括以下几种:1.太阳能集热器技术太阳能集热器技术是利用太阳能进行热能收集的过程。
集热器的类型包括平板集热器、真空管集热器等。
太阳能集热器技术的优点是简单、可靠、稳定、安全,而且不需要电力供应,是一种清洁、环保、经济的能源利用方式。
2.太阳能热水器技术太阳能热水器技术是利用太阳能热能将水加热为热水。
它由太阳能集热器、水箱、水管、泵等组成。
太阳能热水器技术的优点是利用水循环方式,无需电力,操作简单,维护方便。
3.太阳能空调技术太阳能空调是指利用太阳能进行冷热能转化的一类空调设备。
太阳能空调技术的优点是无需额外电力,无对大气环境产生污染,是一种清洁和环保的能源利用方式。
(二)光能利用技术太阳能通过光能利用技术进行光伏发电,也可以转化为化学能以供储存。
光能利用技术主要有以下几种:1.太阳能光伏技术太阳能光伏技术是指通过太阳能光辐射,将光子传导到太阳能电池板上,使其产生电能。
太阳能光伏技术的优点是生产环保,没有二氧化碳等化学物质的排放,同时操作方便、适用范围广。
2.光导光纤技术光导光纤技术是利用太阳能,通过光导纤维将光信号传输到远程。
这种技术具有环保、能源利用率高、传输距离远、实时性好等优点。
二、太阳能利用技术的优缺点(一)优点1.环保太阳能是一种清洁的能源,利用太阳能不会产生任何污染物,对人类和自然环境都没有危害。
太阳能技术的创新与应用太阳能,作为清洁、可再生的能源,在应对全球气候变化和促进绿色可持续发展方面扮演着重要角色。
近年来,随着科技创新的加速,太阳能技术不断突破,其应用领域也日益扩大,为人类社会的能源结构转型提供了强有力的支持。
在太阳能电池领域,效率的提升一直是研究的重点。
过去几年里,钙钛矿太阳能电池以其卓越的光电转换效率和低成本制造过程赢得了科学家的关注。
通过与硅基太阳能电池的结合,创造了串联型电池结构,进一步提升了能量利用率。
此外,透明太阳能电池的研发使得太阳能板不仅限于安装在屋顶或地面,还可集成到窗户及其他建筑物件中,实现建筑自发电。
光热转换技术也取得了显著进展。
传统的太阳能热水器已经普及,但新型的光热转换材料和设计正在提高效率和实用性。
例如,采用纳米颗粒或特殊涂层的吸热板可以更快地将太阳能转化为热能,而且可以在更广泛的角度吸收太阳光,这意味着在早晨和傍晚这样的非高峰时段也能高效工作。
太阳能储能技术同样迎来了创新高潮。
随着电池成本的下降和性能的提升,家用和商业太阳能系统越来越多地配备储能装置,这不仅使能源使用更加灵活,还能有效避免过剩电力的浪费。
与此同时,液流电池、压缩空气储能以及超导储能等新兴技术的研究,为大规模太阳能电站的能量存储提供了更多可能性。
在应用层面,太阳能的使用已不再局限于提供热水和发电。
集成了智能传感器和互联网技术的太阳能路灯、交通标志和智能监控系统开始进入城市基础设施。
农业领域,太阳能灌溉系统和温室正在帮助农民高效利用土地资源。
而在遥远的海岛或偏远地区,太阳能微网项目成为了解决能源短缺的有效方案。
展望未来,随着光伏材料的持续创新、光热技术的深度融合、储能解决方案的广泛应用,太阳能技术将在助力低碳经济的道路上发挥更加重要的作用。
我们期待着这一清洁能源的未来,它不仅会点亮地球的每一个角落,更将推动人类社会向着更加绿色、可持续的方向前进。
浅析太阳能光伏发电技术及其应用摘要:太阳能电池的基本原理,就是将光能转化为电能,使光发生伏特效应。
光伏发电由于其具有清洁且可再生的特点,因此越来越受到人们的重视。
光伏发电系统主要由太阳电池方阵、蓄电池组、控制器、直流-交流逆变器等部分组成。
本文将对太阳能电池的各组分功能进行介绍,同时就光伏发电技术在各方面的应用以及未来的发展趋势加以详细分析。
关键词:光伏发电基本原理系统组成应用中图分类号:tm61文献标识码: a 文章编号:一、太阳能光伏发电技术概述光伏发电系统,就是通过太阳能电池,将太阳的辐射能转化为电能的一种装置。
光伏发电系统的组成部分主要有太阳电池方阵、控制器、蓄电池组、直流-交流逆变器等。
1太阳电池组件及方阵光伏发电系统的核心是太阳能电池。
光电转换的最小单元即太阳能电池单体,它的大小通常为4-200cm2。
单体电池的工作电压为0.5v,工作电流为20-25ma,因此单体电池也不能够单独使用。
在组装时,要将多个太阳能单体电池进行串并联,组成一个电阳能电池组,功率可以按照要求达到几瓦至几十瓦,这些电太阳电池组是可以独立使用的电源的最小单元。
那么将这些太阳能电池组件再次的进行串并联,进而形成太阳能电池方阵,并将其安装在支架上,这样就可以满足大功率输出的要出。
2储能蓄电池蓄电池是用于存储能量的装置,通过蓄电池的转换,可以将太阳能电池方阵所产生的电流转化为化学能从而存贮在蓄电池中,以备需要时再转化为电能使用。
所以,在每一个独立运行的光伏发电系统中,都要配备储能蓄电池,将多余的电能存储起来。
这样,当阳光强烈时,太阳能电池方阵所产生的电能多于所需电能,那么就可以使多余的电能通过蓄电池存储起来,当阴天或系统的发电量不足时,就可以通过蓄电池将存储的能量释放出来,使供电电压保持稳定。
蓄电池是一种电源装置,它能够将电能转化为化学能存储起来,也能够将化学能转化为电能释放出来,能够发生可逆的化学反应。
蓄电池由浸在电解液中的两个分离的电极组成。
太阳能电池相关技术及其应用浅析学校:海南中学班级:高二(3)班成员:桂子玙、张楷、张震坤、曾泽锦一、制造流程及相关技术太阳能电池生产工艺流程分三大部分:多晶硅片生产、多晶硅太阳能电池生产和多晶硅太阳能电池组件生产。
1.多晶硅片生产工艺流程:2.多晶硅太阳能电池生产工艺:3.多晶硅太阳能组件生产工艺流程:(1)丝网印刷及其相关技术多晶硅电池的规模化生产中广泛使用了丝网印刷工艺,该工艺可用于扩散源的印刷、正面金属电极、背接触电极,减反射膜层等,随着丝网材料的改善和工艺水平的提高,丝网印刷工艺在太阳电池的生产中将会得到更加普遍的应用。
a.发射区的形成利用丝网印刷形成PN结,代替常规的管式炉扩散工艺。
一般在多晶硅的正面印刷含磷的浆料、在反面印刷含铝的金属浆料。
印刷完成后,扩散可在网带炉中完成(通常温度在900度),这样,印刷、烘干、扩散可形成连续性生产。
丝网印刷扩散技术所形成的发射区通常表面浓度比较高,则表面光生载流子复合较大,为了克服这一缺点,工艺上采用了下面的选择发射区工艺技术,使电池的转换效率得到进一步的提高。
b.选择发射区工艺在多晶硅电池的扩散工艺中,选择发射区技术分为局部腐蚀或两步扩散法。
局部腐蚀为用干法(例如反应离子腐蚀)或化学腐蚀的方法,将金属电极之间区域的重扩散层腐蚀掉。
最初,Solarex应用反应离子腐蚀的方法在同一台设备中,先用大反应功率腐蚀掉金属电极间的重掺杂层,再用小功率沉积一层氮化硅薄膜,该膜层发挥减反射和电池表面钝化的双重作用。
在100cm2的多晶上做出转换效率超过13%的电池。
在同样面积上,应用两部扩散法,未作机械绒面的情况下转换效率达到16%。
c.背表面场的形成背PN结通常由丝网印刷A浆料并在网带炉中热退火后形成,该工艺在形成背表面结的同时,对多晶硅中的杂质具有良好的吸除作用,铝吸杂过程一般在高温区段完成,测量结果表明吸杂作用可使前道高温过程所造成的多晶硅少子寿命的下降得到恢复。
良好的背表面场可明显地提高电池的开路电压。
d.丝网印刷金属电极在规模化生产中,丝网印刷工艺与真空蒸发、金属电镀等工艺相比,更具有优势,在当今的工艺中,正面的印刷材料普遍选用含银的浆料,其主要原因是银具有良好的导电性、可焊性和在硅中的低扩散性能。
经丝网印刷、退火所形成的金属层的导电性能取决于浆料的化学成份、玻璃体的含量、丝网的粗糟度、烧结条件和丝网版的厚度。
八十年度初,丝网印刷具有一些缺陷,Ⅰ)如栅线宽度较大,通常大于150微米;Ⅱ)造成遮光较大,电池填充因子较低;Ⅲ)不适合表面钝化,主要是表面扩散浓度较高,否则接触电阻较大。
如今用先进的方法可丝网印出线宽达50微米的栅线,厚度超过15微米,方块电阻为2.5~4mΩ,该参数可满足高效电池的要求。
有人在15×15平方厘米的Mc—Si上对丝网印刷电极和蒸发电极所作太阳电池进行了比较,各项参数几乎没有差距。
(2)PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)的概念及其原理:利用强电场或磁场使所需的气体源分子电离产生等离子体,等离子体中含有很多活性很高的化学基团这些基团经过经一系列化学和等离子体反应,在样品表面形成固态薄膜。
其主要作用是在太阳能电池及硅晶片的表面镀一层SiN薄膜,这层薄膜可以减少太阳光的反射率,增加光电转换效率。
它还具有良好的抗氧化和绝缘性能,同时具有良好的掩蔽金属和水离子扩散的能力,化学稳定性良好,除氢氟酸和热磷酸能缓慢腐蚀外,其他酸基本不起作用。
(3)硅片腐蚀清洗与制绒1.清洗的目的经切片、研磨、倒角、抛光等多道工序加工成的硅片,其表面已吸附了各种杂质,如颗粒、金属粒子、硅粉粉尘及有机杂质,在进行扩散前需要进行清洗,消除各类污染物,且清洗的洁净程度直接影响着电池片的成品率和可靠率。
清洗主要是利用NaOH、HF、HCL等化学液对硅片进行腐蚀处理,完成如下的工艺:①去除硅片表面的机械损伤层。
②对硅片的表面进行凹凸面(金字塔绒面)处理,增加光在太阳电池片表面的折射次数,利于太阳电池片对光的吸收,以达到电池片对太阳能价值的最大利用率。
③清除表面硅酸钠、氧化物、油污以及金属离子杂质。
2.清洗的原理①HF去除硅片表面氧化层。
②HCl去除硅片表面金属杂质:盐酸具有酸和络合剂的双重作用,氯离子能与溶解片子表面可能沾污的杂质,铝、镁等活泼金属及其它氧化物。
但不能溶解铜、银、金等不活泼的金属以及二氧化硅等难溶物质。
3.制绒工艺目前在大工业生产中一般采用成本较低的氢氧化钠或氢氧化钾稀溶液(浓度为1%~2%)来制备绒面,腐蚀温度为80℃±5℃。
另外,为了有效地控制反应速度和绒面的大小,会添加一定量的IPA作为缓释剂和络合剂。
理想的绒面效果,应该是金字塔大小均匀,覆盖整个表面。
金子塔的高度在3~5μm之间,相邻金字塔之间没有空隙,具有较低的表面反射率,如图6所示。
有效的绒面结构,有助于提高电池的性能。
由于入射光在硅片表面的多次反射和折射,增加了光的吸收,其反射率很低,主要体现在短路电流的提高较为理想的绒面效果图(4)烘干烧结1、烧结是一个扩散、流动和物理化学反应综合作用的过程。
在印刷状况稳定的前提下,温区温度、气体流量、带速是烧结的三个关键参数。
2、由于要形成合金必须达到一定的温度,Ag、Al与Si形成合金的稳定又不同,所以必须设定不同的温度来分别实现合金化。
3、将印刷好的上,下电极和背场的硅片经过网印刷机的传送带传到烧结炉中,经过烘干排焦、烧结和冷却烘干排焦、烘干排焦烧结和冷却过程来完成烧结工艺最终达到上下电极和电池片的欧姆接触。
①烘干排焦一在网带的上、下都装有加热带,由温控仪控制其温度。
目的是将印刷有浆料硅片烘干,并使浆料内绝大部分焦油挥发出来。
如果温度设置不合理,不能使大部分焦油从浆料中挥发出来,剩下的焦油在进入下一区域时会对烧结的效果影响很严重,对转换率有高达0.2%的影响。
为了保证设备安全,在每个区域都设有2个热电偶,一个用于温度控制,一个用于过温保护。
①烘干排焦二为了减少腔室内热量的损失,在设备强势内部的四周安装上隔热板,并在腔室外的两边装上了铝的隔热反射板,让整个腔室始终保持一个稳定的温度,有利于工艺的稳步进行。
对流器:对流器:为了能让从浆料中挥发的焦油全部从抽风管道中抽走,设计了一个对流加热器。
从烘干区上部的对流加热器中吹出温度受控的气体,吹到腔室中,在从烘干区的两头将气体抽出,保证从硅片挥发出来的焦油被对流加热器吹出的热气带出腔室内,而不会导致硅片挥发出来的热焦油在机器出口处冷凝而回流到设备里。
对流盒子内置在加热盒子里,经过过滤的大气被热空气风扇吸入到一个温度可控的加热器中,最后进入到腔室内。
但为保证安全操作,如果吸入的空气总量在增加,相应离开的总量必须是合适的。
②快速加热烧结根据工艺要求,需要此腔室的灯管能提供很高(高到1000℃)的温度,并且能在高温下工作。
一般用石英玻璃管加热器。
此种设备用气流把快速加热箱分成4独立的加热系统,以保证每个腔室温度的独立性,可形成一个一个的温度阶梯,从而使最后一个温区的温度在很短时间达到一个很高的温度。
这样设计还可以是每个隔离区域横向位置温度的不均匀性在一个很小的范围内。
在此腔室内每个抽风口都特别设计了一个带加热装置的文氏阀,能保证腔室内产生的废气流很快离开腔室,避免在烧文氏阀结温区废气对硅片的污染,还能让产生的废气流不在管道口处冷凝。
对于温度的测试,2个热偶被安装在加热区域。
一个用于温度控制,一个用于超温报警。
最后一个温区中安装了2个热偶,于皮带正上方20mm处,他们反映了形成欧姆接触的共晶温度的真实值,他们的值可以在加热菜单看到,可以直接了解内部的实际温度。
为了能让温度急剧下降,在高温区出口处的侧壁、上下部分都装有水冷系统。
为了保证大部分热量都辐射到腔室内,在全部的加热盒子周围都覆盖上保温层,在外层还覆盖有双层的铝反射板,有效延长了灯管的使用寿命。
③冷却冷却盒子是一个可循环的盒子,为了冷却电池片和皮带,运送冷却水的管道安装在皮带的上部和下部。
冷却风扇分别安装在循环水管道的上方和下方。
风速可以调整,上部的风扇将周围的空气通过冷却管道送到硅片和皮带上,下面的风扇吸走通过皮带周围和硅片底部的空气。
二、发电原理1、太阳能发电方式太阳能发电有两种方式,一种是光—热—电转换方式,另一种是光—电直接转换方式。
(1)光—热—电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电,一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气,再驱动汽轮机发电。
前一个过程是光—热转换过程;后一个过程是热—电转换过程,与普通的火力发电一样。
太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高,估计它的投资至少要比普通火电站贵5~10倍。
一座1000MW的太阳能热电站需要投资20~25亿美元,平均1kW的投资为2000~2500美元。
因此,适用小规模特殊的场合,而大规模利用在经济上很不合算,还不能与普通的火电站或核电站相竞争。
(2)光—电直接转换方式该方式是利用光电效应,将太阳辐射能直接转换成电能,光—电转换的基本装置就是太阳能电池。
太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。
下面对其光电转化原理做一定论述实现光电转化非常重要的一步是产生光伏效应太阳光电系统,也称为光生伏打,简称光伏(Photovoltaics;字源“photo-”光,“voltaics”伏打),是指利用光伏半导体材料的光生伏打效应而将太阳能转化为直流电能的设施。
光伏设施的核心是太阳能电池板。
能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。
它们的发电原理基本相同,现以晶体硅为例描述光发电过程。
P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。
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P-N 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。
这个过程的的实质是:光子能量转换成电能的过程。
可以看出,PN结产生光伏效应中起着至关重要的的作用。
一块半导体晶体一侧掺杂成P型半导体,另一侧掺杂成N型半导体,中间二者相连的接触面称为PN结(英语:pn junction)。
PN结是电子技术中许多元件,例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础。
PN结由两部分组成:(1)N型半导体掺入少量杂质磷元素(或锑元素)的硅晶体(或锗晶体)中,由于半导体原子(如硅原子)被杂质原子取代,磷原子外层的五个外层电子的其中四个与周围的半导体原子形成共价键,多出的一个电子几乎不受束缚,较为容易地成为自由电子。