太阳能电池培训资料

太阳能电池培训手册

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1第一章 太阳电池的工作原理和基本特性

1.1 半导体物理基础

1.1.1 半导体的性质

世界上的物体如果以导电的性能来区分，有的容易导电，有的不容易导电。容易导电

的称为导体，如金、银、铜、铝、铅、锡等各种金属；不容易导电的物体称为绝缘体，常见

的有玻璃、橡胶、塑料、石英等等；导电性能介于这两者之间的物体称为半导体，主要有锗、

硅、砷化镓、硫化镉等等。众所周知，原子是由原子核及其周围的电子构成的，一些电子脱

离原子核的束缚，能够自由运动时，称为自由电子。金属之所以容易导电，是因为在金属体

内有大量能够自由运动的电子，在电场的作用下，这些电子有规则地沿着电场的相反方向流

动，形成了电流。自由电子的数量越多，或者它们在电场的作用下有规则流动的平均速度越

高，电流就越大。电子流动运载的是电量，我们把这种运载电量的粒子，称为载流子。在常

温下，绝缘体内仅有极少量的自由电子，因此对外不呈现导电性。半导体内有少量的自由电

子，在一些特定条件下才能导电。

半导体可以是元素，如硅（Si）和锗（Ge），也可以是化合物，如硫化镉（OCLS）和

砷化镓（GaAs），还可以是合金，如Ga

xAL

1-xAs，其中x为0-1之间的任意数。许多有机化合

物，如蒽也是半导体。

半导体的电阻率较大（约10-5

≤ρ≤107

Ω⋅m），而金属的电阻率则很小（约10-8

∼10-6

Ω⋅m），

绝缘体的电阻率则很大（约ρ≥108

Ω⋅m）。半导体的电阻率对温度的反应灵敏，例如锗的温度

从200

C升高到300

C，电阻率就要降低一半左右。金属的电阻率随温度的变化则较小，例如

铜的温度每升高1000

C，ρ增加40%左右。电阻率受杂质的影响显著。金属中含有少量杂质

时，看不出电阻率有多大的变化，但在半导体里掺入微量的杂质时，却可以引起电阻率很大

光伏发电系统培训资料

一、光伏发电系统的基本原理

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

当光线照射到太阳能电池上时，电池吸收光子，产生电子空穴对。这些电子和空穴在电池内部的电场作用下分离，电子向一个方向移动，空穴向相反方向移动，从而产生电流。

二、光伏发电系统的组成部分

1、 太阳能电池板

这是光伏发电系统的核心部件，负责将光能转化为电能。

目前常见的有单晶硅、多晶硅和薄膜太阳能电池板等类型，各有其特点和适用场景。

2、 控制器

主要作用是控制整个系统的工作状态，防止电池过充、过放，以及对系统的输出进行调节和保护。

3、 逆变器 将直流电转换为交流电，以便与市电电网连接或供交流负载使用。

4、 蓄电池（可选）

在没有阳光时，蓄电池可以为系统提供电能储备。

5、 支架及布线

用于支撑和固定太阳能电池板，并确保电力传输的安全和稳定。

三、光伏发电系统的类型

1、 独立光伏发电系统

不与电网连接，独立为负载供电，通常用于偏远地区、通信基站等。

2、 并网光伏发电系统

与市电电网相连，可将多余的电能输送到电网，也可在电网停电时切换为独立供电。

3、 分布式光伏发电系统

安装在用户场地附近，以用户自发自用为主、多余电量上网的光伏发电设施。

四、光伏发电系统的安装与调试

1、 安装前的准备

选址：选择光照充足、无遮挡、通风良好的位置。

基础施工：根据安装方式（地面、屋顶等），做好相应的基础。 设备检查：确保太阳能电池板、控制器、逆变器等设备完好无损。

2、 安装过程

安装支架：根据设计要求，安装牢固的支架。

安装太阳能电池板：注意板与板之间的连接和固定，保证良好的采光角度。

布线：连接各部件之间的线路，确保线路规范、安全。

1、单片焊接：

1 。1 准备工作:

插上电源,待电烙铁达到设置温度(针对 155 × 155mm 电池片,温度设置在 390±

10℃，针对 125×125mm 电池片，温度设置在 380±10℃)后，将烙铁头放在海绵上擦

拭干净,并在烙铁头表面上一层锡，方可进行焊接。

工作前所有人员工作服、工作帽必须穿戴整齐。

1 。2 工作内容概述：

将互连条焊接在电池片上.

1.3 焊接过程：

将待焊单片正面向上， 平放在滤纸或者平板上,左手持互连条， 并将其放置在电池主栅 电极上，右手持电烙铁采用推焊的方式匀速将互连条熔焊在电池片的主栅电极上(焊接 位置起始于距电池片边缘的第五根副栅线 ,终止于距另一条边的第四根副栅线 ).焊接时 的跌落温度不能低于 340℃。电烙铁不要停留在主栅线上太长期，电池片的每条主栅

线上的焊接时间约 3 秒(针对 125×125mm 电池片) 和 4 秒 (针对 155×155mm 电池片)。

1 。4 焊接质量要求：

① 主栅线与互连条之间不允许有虚焊，焊接后表面要平整。

② 焊接后表面不允许浮现焊锡堆积或者毛刺。

1 。5 注意事项:

① 由于电池片很薄,稍不注意很容易弄裂,所以在拿取或者搬运电池片时 ,一定要注意轻拿 轻放。

② 恒温电烙铁采用的是合金烙铁头，为了防止其长期暴露于空气中而氧化, 因此在

电烙铁不用时， 应将烙铁头在海绵上擦拭干净， 并在烙铁头表面上一层锡起到保护作用。

③ 焊接所用的海绵要时常清洗,海绵每次的吸水量不要过多。

④ 焊接前或者焊接后若发现电池片有裂纹(包括隐性裂纹)、缺角、主栅线缺失、表面污 物(不能擦除的)，应及时挑出，不允许流入下道工序

2、单片串接：

2 。1 准备工作:

将单片焊接工序送来的电池片摆放整齐.将电烙铁的电源插上,等待 1 分钟摆布，使

其达到焊接温度后，在烙铁头表面上一层焊锡。 工作前所有人员工作服、工作帽、手套必须穿戴整齐.

新型太阳能电池发展

姓名： 学号： 指导老师：

摘 要： 太阳能电池发电是解决目前能源问题，促进社会经济及环境健康发展的重要途径之一。目前，在市场占主导地位的硅基太阳能电池发电成本还不能和传统化石能源竞争。在此背景下，致力于高效率低成本的新型太阳能电池研究空前活跃。目前发展起来的有多结叠层太阳能电池、中间带太阳能电池 、多激子产生太阳能电池、热载流子太阳能电池和热光伏太阳能电池，以及新型钙钛矿太阳能电池。这些被称为第三代太阳能电池主要以超高效率、薄膜化、低成本为目标。

关键词： 太阳能电池，多结叠层，钙钛矿，量子点，多激子产生

一、 引言

太阳能电池(solar cell , SC)是一种可以直接将太阳光转换成电能的光电器件,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。自从第一块硅单晶p-n结SC于1954

年在贝尔实验室问世[1],半个多世纪以来，人们对SC的研究经久不衰。迄今为止,已使用多种材料的单晶、多晶 、无定形和薄膜形式制造出各种器件结构的太阳能电池。但研究人员对器件性能的优化以及新材料和新结构电池的探索时刻没有停止,并且一直受到人们的热切关注。

2001年,Green[2]提出把太阳能电池的发展过程划分为3个阶段,其中第一代体硅太阳能电池(单晶Si和多晶Si)和第二代薄膜太阳能电池(非晶 Si ,GaAs ,

CdTe, CIGS等)都是单结电池,已基本实现了商品化。第三代太阳能电池除了继续保持薄膜化并采用丰富、无毒的原材料外,最大的特点就是具有更高的光电转换效率。如果我们取太阳表面温度为6000K ,电池温度为300K,根据卡诺定理, 可得电池能量转换的热力学极限效率为95 %；但是 Shockley和 Queisser[3]通过细致平衡极限原理计算得出,理想单结太阳能电池的效率是材料带隙能量(Eg)的函数,当Eg≈1.3eV时,1sun 照射下的极限效率(也称 S-Q 极限)仅为 31 %,全聚光(46200suns)下的极限效率为 40%。二者相差如此之大,原因是电池在吸收太阳光并转化成电能的过程中,各种方式导致的能量损失最终限制了它的效率。能量损失的内部原因主要有以下3方面： (1)太阳光谱中能量(hν)小于Eg的光子不能被吸收,从电池中透过；(2)能量大于Eg 的光子被吸收后激发出热载流子(电子和空穴),超过 Eg的那部分能量(hν-Eg)很快都以热能的形式释放掉了；(3)光生载流子的辐射复合,所有太阳能电池在吸收太阳光的同时也向外辐射光。