太阳能电池的分类-及光伏发电的优缺点

第一章：绪论1、能源分类2、开发利用太阳能的重要意义：（1）世界能源危机日益加剧（2）环保意识的增强（3）常规电网的局限性3、太阳能电池的优缺点：4、太阳能发电的类型：（1）太阳能热发电：太阳能槽式热发电、太阳能塔式热发电、太阳能蝶式热发电（2）太阳能光伏发电利用光电效应5、光伏系统分类：独立（离网）发电系统和并网发电系统第二章：太阳辐射1、太阳可以近似看成一个温度约为6000k的黑体2、3、韦恩位移定理：在一定温度下，黑体的温度与辐射本领的最大值相对应的波长的乘积为一常数4、天球坐标系：赤道坐标系和地平坐标系5、赤道坐标系（1）时角上午为负；下午为正。

从正午起算（2）赤纬角赤纬角与地区无关、春分日和秋分日的赤纬角为0度6、地平坐标系（1）天顶角和高度角7、方位角8、大气质量地面光伏应用中统一规定大气质量为1.5（AM1.5）；大气层上界为AM0 9、太阳峰时数（PSH）1PSH表示1000w/m2照射1小时10、水平面上的太阳总辐照度太阳直射辐射度和散射辐照度总和11、我国太阳能资源最丰富的是：西藏第三章：太阳能电池原理—半导体基础1、硅太阳电池：单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、微晶硅太阳电池2、晶体（具有长程有序）：单晶多晶非晶体3、半导体：直接带隙半导体和间接带隙半导体4、半导体：本征半导体和非本征半导体（掺杂半导体）本征半导体：没有杂质和缺陷的半导体掺杂半导体：N型半导体、P型半导体N型半导体（5价磷原子-施主原子）：P型半导体（3价硼元素-受主原子）：5、冷热探针法：判断半导体是P型（指针偏热端）还是N型（指针偏冷端）6、载流子的传输：漂移电流和扩散电流漂移电流（外加电压作用下）扩散电流（载流子浓度差）总电流：7、爱因斯坦关系式：8、非平衡少数载流子占主导地位。

9、复合分类：辐射复合、经由陷阱的复合、俄歇复合、表面复合10、PN结内建电场（势垒电场）：由n区指向p区11、光生伏特效应：指半导体在受到光照时产生电动势的现象（条件：所吸收的光子能量大于半导体的禁带宽度）12、太阳电池的基本工作原理（1）由于内光电效应，光子被半导体吸收，在P-N结的p侧和n侧两边产生电子空穴对，光生电子-空穴产生后，向P-N结的边界扩散（2）在离开P-N结一个少数载流子扩散长度以内产生的电子和空穴通过扩散到达空间电荷区（3）电子-空穴对被电场分离，产生光生电动势。

光伏发电优缺点分析说明太阳能光伏发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染；太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。

因此，与风力发电和生物质能发电等新型发电技术相比，光伏发电是一种最具可持续发展理想特征（最丰富的资源和最洁净的发电过程）的可再生能源发电技术，其主要优点有以下几点。

1.太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。

而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。

2.太阳能资源随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失。

3.光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光子到电子的转换，没有中间过程（如热能转换为机械能、机械能辖换为电磁能等）和机械运动，不存在机械磨损。

根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电效率，可达80%以上，技术开发潜力巨大。

4.光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击，是真正绿色环保的新型可再生能源。

5.光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。

光伏发电还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。

6.光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。

一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低。

7.光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长（30年以上）。

晶体硅太阳能电池寿命可长达20～35年。

在光伏发电系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达10～15年。

8.太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装。

光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。

太阳能光伏电池它类型太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。

根据应用需求，太阳能电池经过肯定的组合，达到肯定的额定输出功率和输出的电压的一组光伏电池，叫光伏组件。

依据光伏电站大小和规模，由光伏组件可组成各种大小不同的阵列。

光伏组件，采纳高效率单晶硅或多晶硅光伏电池、高透光率钢化玻璃、Tedlar、抗腐蚀铝合多边框等材料，使用先进的真空层压工艺及脉冲焊接工艺制造。

即使在最严酷的环境中也能保证长的使用寿命。

光伏电池的类型有哪些？1、按结构分类：可分为同质结太阳电池，异质结太阳电池，肖特基太阳电池。

2、按材料分类：可分为硅太阳电池，敏化纳米晶太阳电池，有机化合物太阳电池，塑料太阳电池，无机化合物半导体太阳电池。

3、按光电转换机理分类：可分为传统太阳电池，激子太阳电池。

4、按品种分类：单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池、非晶硅光伏电池、铜铟硒光伏电池、砷化镓光伏电池、聚合物光伏电池。

(1)单晶硅光伏电池单晶硅光伏电池是开发较早、转换率较高和产量较大的一种光伏电池。

单晶硅光伏电池转换效率在我国已经平均达到16.5%，而试验室记录的较高转换效率超过了24.7%。

这种光伏电池一般以高纯的单晶硅硅棒为原料，纯度要求99.9999%。

(2)多晶硅光伏电池多晶硅光伏电池是以多晶硅材料为基体的光伏电池。

由于多晶硅材料多以浇铸代替了单晶硅的拉制过程，因而生产时间缩短，制造成本大幅度降低。

再加之单晶硅硅棒呈圆柱状，用此制作的光伏电池也是圆片，因而组成光伏组件后平面利用率较低。

与单晶硅光伏电池相比，多晶硅光伏电池就显得具有肯定竞争优势。

(3)非晶硅光伏电池非晶硅光伏电池是用非晶态硅为原料制成的一种新型薄膜电池。

非晶态硅是一种不定形晶体结构的半导体。

用它制作的光伏电池只有1微米厚度，相当于单晶硅光伏电池的1/300。

它的工艺制造过程与单晶硅和多晶硅相比大大简化，硅材料消耗少，单位电耗也降低了许多。

(4)铜铟硒光伏电池铜铟硒光伏电池是以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料，在玻璃或其它廉价衬底上沉积制成的半导体薄膜。

光伏发电的工作原理及太阳能电池的种类光伏发电是利用太阳能将光能转化为电能的一种技术。

它是依靠太阳能电池来实现的，太阳能电池是一种能够将太阳能直接转化为电能的半导体器件。

光伏发电的工作原理如下：当太阳光照射到太阳能电池表面时，光子与半导体材料相互作用，导致能级变化。

此时，通过光子和材料发生碰撞，光子的能量被传递给半导体电子，激发了部分电子跃迁至导带中形成自由电子和正空穴。

这些自由电子和正空穴在半导体内部运动，而外部加上负载时，电子和空穴会在半导体中产生电流。

这个过程将太阳能转化为电能，形成了光伏发电。

根据材料的不同，太阳能电池可以分为以下几种类型：1.硅太阳能电池：硅太阳能电池是最常见和普遍使用的类型，主要有结晶硅和非晶硅两种。

结晶硅太阳能电池具有高效率、稳定性和长寿命的特点，但制造成本较高。

非晶硅太阳能电池制造成本较低，但效率稍低。

2.多结太阳能电池：多结太阳能电池是指由多个材料层叠组成的太阳能电池。

这种太阳能电池能够充分利用不同材料的光谱范围，实现高效率的光伏发电。

3.聚合物太阳能电池：聚合物太阳能电池是一种使用聚合物半导体材料的太阳能电池。

聚合物太阳能电池具有制造成本较低、柔性、轻薄等特点，但效率相对较低。

4.单晶硅太阳能电池：单晶硅太阳能电池是一种利用单晶硅材料制成的太阳能电池。

单晶硅太阳能电池利用了硅的优良电子特性，具有高效率和较长的使用寿命。

5.薄膜太阳能电池：薄膜太阳能电池是一种利用薄膜半导体材料制成的太阳能电池。

薄膜太阳能电池具有较低的制造成本、柔性和轻薄等特点，但效率相对较低。

总之，光伏发电的工作原理是利用太阳能电池将太阳能转化为电能。

太阳能电池的种类包括硅太阳能电池、多结太阳能电池、聚合物太阳能电池、单晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池等。

相互之间在制造成本、效率和特性上有所差异，但都可以实现太阳能的转换和利用。

光伏发电系统优缺点分析1光伏发电的优点太阳能光伏发电发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染；太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。

因此，与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比，光伏发电是一种最具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术，具有以下主要优点。

①太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。

而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。

②太阳能资源随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失。

③光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光能到电能的转换，没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动，不存在机械磨损。

根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电效率，可达80％以上，技术开发潜力巨大。

④光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击，是真正绿色环保的新型可再生能源。

⑤光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。

光伏发电还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。

⑥光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。

一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低。

⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠，使用寿命长(30年以上)。

晶体硅太阳能电池寿命可长达20～35年。

在光伏发电系统中，只要设计合理、选型适当，蓄电池的寿命也可长达10～15年。

⑧太阳能电池组件结构简单，体积小、重量轻，便于运输和安装。

光伏发电系统建设周期短，而且根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。

太阳能电池的分类以太阳能电池的分类为标题，我们来详细介绍一下太阳能电池的不同种类和特点。

一、单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是最早被应用于太阳能发电领域的一种电池。

它的特点是具有较高的转换效率和较好的稳定性。

单晶硅太阳能电池由单个晶体生长而成，因此晶体结构完整，能够充分吸收光能，并将其转化为电能。

单晶硅太阳能电池的缺点是生产成本较高，制造过程相对复杂。

二、多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是由多个晶体片拼接而成的。

相比于单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池的制造过程更简单，成本更低。

然而，由于晶体之间存在晶界，多晶硅太阳能电池的转换效率相对较低，稳定性也略差。

三、薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种采用薄膜材料制造的太阳能电池。

薄膜太阳能电池的制造工艺相对简单，成本较低。

薄膜太阳能电池的转换效率相对较低，但在低光照条件下性能表现较好。

薄膜太阳能电池还具有柔性，可以应用于更多的场景，例如建筑物外墙、车顶等。

四、有机太阳能电池有机太阳能电池是利用有机半导体材料制造的一种太阳能电池。

有机太阳能电池具有制造工艺简单、成本低廉的特点。

然而，由于有机材料的稳定性较差，有机太阳能电池的寿命相对较短，转换效率也较低。

目前，有机太阳能电池主要用于一些小型设备的供电，如智能手表、智能眼镜等。

五、钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是近年来新兴的一种太阳能电池技术。

它利用钙钛矿材料作为光敏层，具有较高的转换效率和较好的稳定性。

钙钛矿太阳能电池的制造工艺相对简单，可以采用低成本的生产方法。

然而，目前钙钛矿太阳能电池的寿命和稳定性仍然存在一定问题，需要进一步改进和研究。

六、染料敏化太阳能电池染料敏化太阳能电池是一种利用染料吸收光能并将其转化为电能的太阳能电池。

染料敏化太阳能电池具有制造工艺简单、成本低廉的特点。

然而，染料敏化太阳能电池的转换效率相对较低，稳定性也较差。

目前，染料敏化太阳能电池主要用于一些低功率应用，如电子设备的充电等。

太阳能光伏系统发电的优缺点太阳能光伏系统发电指的是通过利用太阳能将光能转化为电能的方式，将太阳能转换成为可用的电能。

这种发电方式越来越受到人们的青睐，因为它具有众多的优点，也存在一些缺点。

接下来，我们将详细介绍太阳能光伏系统发电的优缺点。

优点1. 环保节能太阳能光伏系统发电的最大优点就是它不需要消耗任何燃料，也不会产生污染，不会释放任何有害物质，因此是一种非常环保和节能的发电方式。

这对于当前环境保护日益严峻的情况非常重要，同时也可以节约对应的燃料成本，减少能源消耗。

2. 可再生太阳能光伏系统发电利用的是太阳能，太阳能是一种不断可再生的能源，不会像化石燃料那样随着使用而逐渐减少。

太阳能光伏系统发电的可再生性意味着可以长期依赖这种能源，并且它是无法枯竭的。

3. 易于维护太阳能光伏系统发电的设备相对来说相对简单，可靠性较高，并且经过了多年的持续发展，已经变得非常成熟。

电池板采用硅材料，在正常使用中寿命可达25年以上，不需要进行过多的维护和保养，因此其维护成本较低。

4. 适用范围广太阳能光伏系统发电不受地区限制，只要阳光照射到的地方就可以使用这种发电方式。

因此，太阳能光伏系统发电在农村、山区、海岛等区域都可以得到应用，在一些突发事件等特殊时期，也能够提供电力支持。

缺点1. 天气因素太阳能光伏系统发电对阳光的依赖程度较高。

在天气阴暗、多云时，发电效率会降低，严重影响电力输出，甚至可能出现无法正常供电的情况。

此外，日照时间越短，夜间能量储备也会越少，需要进行特殊设备的设计。

2. 初始投资高太阳能光伏系统发电的设备和安装成本较高，尤其对于大型光伏电站来说，初始投资巨大。

此外，运营和维护费用也需要相应的投入，这可能会增加相关生产成本，并影响商业回报率。

3. 不稳定从短期来看，由于天气因素等各种因素的干扰，太阳能光伏系统发电的输出效率可能会出现波动，使整个系统的稳定性受到影响。

在长期使用中，电池板的老化和损坏等也可能对发电效率产生不利影响。

太阳能光伏发电设备的分类与特点太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐成为解决能源危机和环境污染的重要手段。

随着技术的不断进步，太阳能光伏发电设备也不断发展和完善。

本文将对太阳能光伏发电设备进行分类与特点的介绍。

一、太阳能光伏发电设备的分类1. 单晶硅太阳能电池板单晶硅太阳能电池板是目前应用最广泛的一种太阳能光伏发电设备。

其制作工艺较为复杂，但具有高转换效率和稳定性好的特点。

单晶硅太阳能电池板通常采用黑色外观，具有较高的光吸收能力，适用于各种环境条件下的发电。

2. 多晶硅太阳能电池板多晶硅太阳能电池板是制作工艺相对简单的一种太阳能光伏发电设备。

其晶体结构不如单晶硅完整，因此转换效率稍低。

然而，多晶硅太阳能电池板具有较低的制造成本和较好的耐高温性能，适用于高温地区的发电需求。

3. 薄膜太阳能电池板薄膜太阳能电池板是一种相对较新的太阳能光伏发电设备。

与传统的硅基太阳能电池板相比，薄膜太阳能电池板具有更轻薄、柔性、透明等特点。

薄膜太阳能电池板的制造工艺简单，成本较低，但转换效率相对较低，适用于一些特殊的应用场景。

二、太阳能光伏发电设备的特点1. 清洁环保太阳能光伏发电设备以太阳辐射为能源，不产生二氧化碳等有害气体，对环境无污染，是一种真正的清洁能源。

太阳能光伏发电设备的使用可以减少化石燃料的消耗，降低空气和水污染，保护生态环境。

2. 可再生性太阳能是一种可再生能源，太阳每天都会升起，永不枯竭。

相比之下，化石燃料等传统能源资源是有限的，使用太阳能光伏发电设备可以减少对传统能源的依赖，实现能源的可持续利用。

3. 分布式发电太阳能光伏发电设备可以分布式布局，即在需要用电的地方安装光伏电池板，不需要长距离输电，减少了能源传输损耗。

这种分布式发电的模式可以提高能源利用效率，减少能源浪费。

4. 长寿命太阳能光伏发电设备通常具有较长的使用寿命，一般可达20年以上。

光伏电池板不需要机械运动，没有易损件，使用寿命相对较长。

不同种类的太阳能电池的发展和使用前景太阳能电池是将阳光转化为电能的一种设备。

自20世纪60年代开始，太阳能电池已成为能源领域的一个重要分支。

随着科技的发展和技术的创新，太阳能电池不断推陈出新，不同种类的太阳能电池出现了，这些太阳能电池的发展和使用前景各不相同。

本文将从硅基太阳能电池、有机太阳能电池和钙钛矿太阳能电池三个方面阐述不同种类太阳能电池的发展和使用前景。

一、硅基太阳能电池硅基太阳能电池主要是指单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池两种电池。

单晶硅太阳能电池是把单晶硅的圆棒形成薄片后进行加工制作而成。

多晶硅太阳能电池则是通过熔解硅石，在特定的条件下制作成硅晶块，再通过投影仪技术将其切割成薄片来生产。

目前，硅基太阳能电池仍是应用最广泛，成本最低的一种太阳能电池。

但是，其转换效率与新型太阳能电池相比略显不足。

二、有机太阳能电池有机太阳能电池是指利用碳基分子与氮、氧等非金属原子构成的共轭体系，通过太阳光的吸收，将光能转化为电能的一种电池。

相比硅基太阳能电池来说，有机太阳能电池具有柔性、轻质、低成本等优点，因其能够使光电转化作用与红外线光谱相对应，更有升级的可能性。

有机太阳能电池的研发还在初级阶段，还需要更多的研究和实验数据来证实其效率和可行性。

三、钙钛矿太阳能电池钙钛矿是一种矿物质，其化学组成为CaTiO3，具有良好的光电性能。

钙钛矿太阳能电池是一种新型太阳能电池，其转换效率高且生产成本低，具有广泛的应用前景。

近年来，钙钛矿太阳能电池不断被提高其光电转换效率，其中的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池更是其中的佼佼者，其转换效率可大幅度提高，同时兼具了光电转化效率和快速反应速度等多种优点。

综上所述，不同种类的太阳能电池具有各自的优缺点，但随着科技的发展和技术的创新，太阳能电池的转换效率将会不断提高，其应用范围也会更加广泛。

未来，随着能源环境的变化，太阳能电池有着极大的发展潜力，可以成为替代化石能源的主要能源来源之一，为人类的生活和发展提供更加便利和可持续的能源。