太阳能利用技术补充习题
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太阳能利用技术补充习题一、选择题[ A ]1、太阳天顶角为30°时,其相应的大气质量是A. AM1.2B. AM0.5C. AM0.9D.AM2[ A ]2、连云港地区(北纬34.61°)夏至日中午12点的太阳高度角为A、78.84°B、81.16°C、31.94°D、101.16°[ C ]3、春分日时,太阳升起和降落的方位角分别为A、-90.11°,90.11°B、-89.89°,89.89°C、-90°,90°D、无法确定,与纬度有关系[ D ]4、当太阳高度角为30°时,由Lane经验公式求水平面上的太阳直射辐射度为A、0.9226 kW/m2B、0.7726kW/m2C、1.0938kW/m2D、0.3863 kW/m2[ B ] 5、北纬45°,春分日时全天的日照时间为A、11hB、12hC、11.95hD、无法确定[ C ]6、试由Cooper方程计算今年6月30日的太阳赤纬角为A、23.45°B、2.13°C、23.12°D、-12.48°[ C ]7、下面哪个不是..国际上统一规定的地面太阳能电池的标准测试条件A. 光源辐照度为1000W/m2B. 测试温度为25℃C.AM1.0地面太阳光谱辐照度分布D.AM1.5地面太阳光谱辐照度分布[ A ]8、在大同地区(北纬40.1°,东京113.3°)建一太阳能光伏电站,若所用太阳能电池板方阵高度为2m,方阵最佳倾斜角为45°,则两排方阵之间的最小距离为A. 5.673mB. 4.259mC. 1.414mD. 3.011m[ D ]6、以下说法正确..的是 A. 对于直接带隙半导体,当入射光子能量小于其禁带宽度时,将不会被该半导体吸收。
B. 在间接带隙半导体中,电子不可能发生直接跃迁。
C. 在直接带隙半导体中,电子不可能发生间接跃迁。
D. 在间接带隙半导体的吸收光谱中存在一肩形结构,而直接带隙半导体中无肩形结构。
[ A ]9、考虑一个特殊的半导体样品,通过计算,已知少子辐射复合寿命为150μs ,俄歇复合寿命为50μs ,陷阱复合过程的寿命为25μs ,假设没有其它的有效复合过程,那么该材料少子的净寿命是A. 15μsB. 225μsC. 1.5μsD. 20μs[ A ]10、 面积为10cm 2的硅太阳能电池在100mw/cm 2光照下,开路电压为600mV ,短路电流为400mA ,填充因子为0.8,则此硅太阳能电池的最大光电转换效率为A. 19.2℅B. 17.6℅C. 15.6℅D. 20.3℅[ C ] 11、砷化镓材料对波长为800nm 光子的光吸收系数为104cm -1,则此波长光子通量在砷化镓中减小到它刚进入半导体时数目的21e 时的深度为(已知()()01x x e αρ-Φ=Φ- )A. 5.5μmB. 3μmC. 2μmD. 0.6μm[ C ]12、关于反向饱和电流密度,以下说法中错误..的是 A. p-n 结两边掺杂浓度相差较大时,反向饱和电流密度主要由掺杂浓度较低的一侧贡献。
B. 在一定温度下,与Si 材料相比,GaAs 具有较小的有效态密度和较大的禁带宽度,所以GaAs 可获得更低的反向饱和电流密度。
C. p-n 结两边掺杂浓度越高,越有利于降低反向饱和电流密度。
D. 与半导体中的载流子寿命、扩散长度、导带价带的有效态密度、掺杂浓度以及禁带宽度有关。
赋予他们恰当值可以得到较大的V OC 。
[ D ]13、以下有关晶硅太阳能电池的温度和光照特性说法错误..的是A. 随着温度的升高,短路电流密度升高,开路电压下降,但光电转换效率下降。
B. 温度对开路电压的影响明显大于对短路电流的影响。
C. 光照强度对短路电流的影响明显大于对开路电压的影响。
D. 与晶硅太阳能电池相比,GaAs太阳能电池的禁带宽度较大,所以晶硅太阳能电池具有更好的温度特性。
[ C ] 14、单晶硅电池的制造工艺主要流程为A. 表面处理→制作绒面→扩散制结→制作电极→制作减反射膜B. 表面处理→扩散制结→制作绒面→制作减反射膜→制作电极C. 表面处理→制作绒面→扩散制结→制作减反射膜→制作电极D. 表面处理→制作减反射膜→制作绒面→扩散制结→制作电极[ B ] 15、非晶硅太阳能电池的基本构造是下列的哪种?A. 梳状电极→减反膜→n型硅→p型硅→反电极B. 梳状电极→TCO→p型硅→i型硅→n型硅→SSC. 梳状电极→TCO→n型硅→p型硅→i型硅→导电玻璃D. 梳状电极→TCO→p型硅→n型硅→i型硅→SS[ C ]16、关于多晶硅和非晶硅电池,以下说法错误的是A. 在扩散运动中,只有注入的少子存在很大的浓度梯度,因此扩散电流主要是由少子贡献。
B. 非晶硅对可见光谱的吸收很强,是晶硅的500倍,整个太阳光谱中的吸收系数也为单晶硅的40倍,因此非晶硅电池可做的很薄。
C. 多晶硅和非晶硅电池都是由pn结构成的,因此它们的基本结构是相同的。
D. 与晶体硅电池相比,非晶硅电池中存在光诱导退化效应(S-W效应),但其光电转化效率随温度升高下降较慢。
[ C ]17、以下说法错误的是A. 太阳能电池的串联电阻增大,会使电池的短路电流减小。
B. 在标准光照下,对于同质结半导体光电池,半导体材料的禁带宽度越大,光生电流就越小。
C. 半导体材料的禁带宽度越小,就可以获得越大的光生电流,其光电转换效率就越高。
D. 单晶硅光电池的光电流与电池端电压无关,因此其光照下的J-V特性曲线与无光照时的J-V特性曲线不相交。
[ B ] 18、关于多晶硅和非晶硅电池,以下说法错误的是A. 多晶硅和非晶硅材料有较多的缺陷和界面态,可通过氢化处理以减小其影响。
B. 多晶硅和非晶硅电池都是由p-n结构成的,因此它们的基本结构是相同的。
C. 晶体硅太阳电池的电流温度系数为正,电压温度系数为负,功率温度系数为负。
D. 与晶体硅电池相比,非晶硅电池中存在光诱导退化效应(S-W效应),但其光电转化效率随温度升高下降较慢。
[ D ] 19、下列说法正确的是A. 多晶硅和单晶硅的表面制绒工艺相同,都可用碱性腐蚀剂制作绒面。
B. 与单晶硅相比,非晶硅的光吸收系数较大,因此非晶硅的i层必须做的很厚。
C 染料敏化电池的优点是生产设备简单、价格便宜、抗辐射性强以及材料来源广泛。
D. 由于非晶硅中载流子扩散长度很小,所以非晶硅电池中主要依靠漂移运动来收集载流子。
二、填空题1、对于晶体硅太阳能电池,环境对开路电压和短路电流有一定影响,其中受温度影响较大的是U OC,受太阳辐照度影响较大的是I SC。
(填U OC或I SC)2、目前多晶硅原料的制备方法主要有三氯氢硅法(改良西门子法) 和硅烷法两种方法。
3、晶体硅片蚀刻清洗的生产工艺有酸性蚀刻和碱性蚀刻两种,其中酸性蚀刻是采用氢氟酸和硝酸的混合溶液,醋酸和磷酸当缓冲剂,一般去除约10-20µm厚的表面层。
4、工业中单晶硅的制备方法主要有直拉单晶法(CZ法或切克劳斯基法) 和区熔法(FZ法)5、在单晶硅表面制作绒面时,常用的各向异性腐蚀剂有有机腐蚀剂和碱性腐蚀剂,并且被腐蚀的单晶硅表面为100) 晶面时,可形成金字塔方椎形状,腐蚀后方椎高度一般为3~6µm。
6、氢化非晶硅的禁带宽度可调,含氢量增加,禁带宽度增大;在非晶硅中掺入Ge元素,其禁带宽度减小。
(添增大或减小)7、生产多晶硅带的方法主要有定边喂膜法、蹼状枝晶法、绳带法和模板生长法,其中产出率最高的方法为模板生长法。
8、晶体硅太阳电池表面梳状电极一般选用铝银合金做为材料,背电极的材料一般为镍锡合金,但在丝网印刷工艺中,背电极一般采用银铝合金混合粉末为电极材料,以增强焊接性并形成背电极的欧姆接触。
三、简答题1、试从温室效应非线性变化方面分析下面所述内容。
“灾难可能不会在100年后发生,或者说它很可能会在10年后发生。
我们不知道,但是一旦发生,它可能是突然间发生,几乎是一觉醒来,这些城市就不见了。
”--- 2007年11月17日,联合国秘书长潘基文就全球气候变暖发出的警告。
(注:请分析温室效应为什么是一个加速过程。
)答:(1)人类使用化石燃料产生的温室气体增加,导致全球气候变暖,使南北两极的冰层和高山积雪融化,海平面上升。
(2)南北两极的冰层将阳光中70%~80%的热量反射回去,能够稳定两极海洋温度维持低温。
如果冰层融化不足够反射阳光,海洋就会升温,冰层加速度融化。
(3)全球暖化导致北极永久冻土层的消融。
永久冻土中含有远古时期的二氧化碳、甲烷等温室气体。
光是北方生物带和北极生态系统内的永久冻土带,就含有大约7500亿吨有机碳,全球暖化使这些气体释放出来,进一步加速地球的变暖进程。
2. 试从多子扩散和少子漂移方面简述p-n结的形成过程。
答:(1) 多数载流子的扩散运动。
P区内自由移动的空穴很多,电子很少,受主杂质几乎全部成为带负电的受主离子。
N区内自由移动的电子很多,空穴很少,施主杂质几乎全部电离,成为带正电的施主离子。
由于电子和空穴的浓度差,使空穴从P→N,电子N→P,在交界面附近,P区的空穴被中和,剩余带负电的受主离子。
N区的电子被中和,剩余带正电的施主离子,形成空间电荷区。
(2分) (2)少数载流子的漂移运动。
N型和P型半导体交界面附近形成的过渡电荷区域成为P-N结。
在P-N结内,由于两边分别积聚了负电荷和正电荷,会产生一个由N区指向P区的电场,称为内建电场。
在内建电场的作用下,少数载流子的运动称为漂移运动。
(2分) (3)最后多数载流子的扩散运动和少数载流子的漂移运动达到平衡,空间电荷区厚度不再增加,达到平衡状态。
3、简述太阳电池发电的基本原理。
答:(1)大于半导体禁带宽度的入射光子在半导体中产生电子-空穴对;(2)空间电荷区产生的电子-空穴对在内建电场作用下分离,N区少子空穴被拉向P区,P区的少子电子被拉向N区。
(3)空间电荷区边界处的少子浓度近似为零。
N区和P区的少子向空间电荷区扩散,到达空间电荷区后,在内建电场作用下作漂移运动分别到达P区和N区。
(4)在N区聚集负电荷,在P区聚集正电荷,P-N结两侧形成与内建电场方向相反的光生电场,并产生光生电动势,可对外提供电力。
(1分)4、简述单个半导体光电池转换效率不高的原因。
答:半导体太阳电池的最高效率所对应的禁带宽度为1.4-1.6eV附近,AM1.5条件下,理论最高转换效率为29﹪。
光电转换效率较低的原因:(1)由于吸收一个光子,不管它的能量有多大,最多只能产生一对电子-空穴对,电子和空穴迅速跳回到带隙边缘,同时放出声子。