太阳能电池的结构

硅太阳能电池的结构及工作原理

集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 一.引言：

太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。??

当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。

全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006年全球太阳能电池安装规模已达1744MW，较2005年成长19％，整个市场产值已正式突破100亿美元大关。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW，较2006年增长了56%。

中国对太阳能电池的研究起步于1958年，20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。2002年后，欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应。

目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2007年全国太阳能电池产量达到1188MW，同比增长293%。中国已经成功超越欧洲、日本为世界太阳能电池生产第一大国。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。

中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府应加强政策引导和政策激励，尽快解决太阳能发电上网与合理定价等问题。同时可借鉴国外的成功经验，在公共设施、政府办公楼等领域强制推广使用太阳能，充分发挥政府的示范作用，推动国内市场尽快起步和良性发展。

潘颖萱：便携式太阳能电池板的结构设计 ·1·

便携式太阳能电池板的结构设计

（工程技术学院 机械设计制造及其自动化专业 潘颖萱）

（学号：2001111024）

内容摘要：近年来世界能源紧缺，促使太阳能技术飞速发展，在各个生产、生活领域得到广

泛应用。从为住宅、工厂供电的大型建筑发电系统，到为手机、PDA等电子产品充电的便携式

太阳能充电器，都是太阳能技术重点发展方向。这次设计的项目是与创益科技有限公司合作，配

合公司的发展需求，改良现有的太阳能电池边框，并设计新款塑料边框，开发折叠式太阳能电池。

本设计总共分三个部分，用于不同的领域。第一，针对现在铝合金边框的四个连接角处过于锋利，

易于伤人的缺点，设计一个保护角。第二，根据现有铝合金边框的结构，设计出新型塑料边框的

便携式太阳能电池。第三，针对太阳能电池板是一种板式结构，携带很不方便，尤其是需要电源

功率较大时，板的面积也同步增大，大面积板的携带是困难的，甚至是不可能的。参考前面设计

的单板便携式电池板，设计出两重折叠的便携式太阳能电池板。

关 键 词：太阳能电池板；边框； 便携式； 折叠式

教师点评：该设计是在市场调研的基础上，并参考原有公司的产品，利用计算机软件设计出

的太阳能电池板产品，这些产品充分体现了新的设计思路和设计方法，取得了满意的结果，受到

了创益科技有限公司技术人员的好评，是一篇优秀的设计论文。（点评教师：梁莉，副教授）

一、市场调研

太阳电池应用的范围非常广，可分为下列几项: 电力:大功率发电系统、家庭发电系统等。 通

讯:无线电力、无线通讯等。 消费性电子产品:计算器、手表、电动玩具、收音机等。 交通运输:

汽车、船舶、交通号志、道路照明、灯塔等。 农业：抽水机、灌溉等。 其它：冷藏疫苗、茶叶

烘焙、学校用电等。

随着电子科技的快速发展，各种电子产品也是日新月异，其中通讯与信息产品，更成为人类

日常生活中，不可缺少的日常用品，诸如大哥大的手机、掌上型计算机与个人数字助理(PDA)等，

. . 引言

1954年Bell实验室研发出第一个单晶硅太阳能电池.效率为6%。自此开启了太阳能电池的新纪元。硅系太阳能电池已从单晶.多晶硅发展到非晶硅.从块状发展到薄膜.实现第一代到第二代的的转换。

20世纪后期.各种化合物薄膜电池兴起.呈现欣欣向荣的局面。碲化镉.砷化镓.铜铟镓硒如雨后春笋般地登上舞台。

有机物薄膜电池也不甘寂寞.在沉寂了数年之后也焕发出勃勃生气。

21世纪注定是太阳能利用的新世纪。那么.在诸多太阳能电池中.究竟哪些会脱颖而出.或者说占主导地位呢？

一． 太阳能电池的工作原理

太阳能电池发电原理： 太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。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。 当光线照射太阳能电池表面时.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。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

晶体硅太阳能电池的制作过程： “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后.它几乎改变了一切.甚至人类的思维。20世纪末.我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用.晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。

二．各种太阳能电池的优劣

1．单晶硅太阳能电池

单晶硅太阳能电池是最早实现商业化的一种太阳能电池.商业光电转换效率为16%～20% 。原料硅来源丰富.它的结构和生产工艺已定型, 产品已广泛用于空间和地面。但用作太阳能电池的不是普通的硅.而是99.9999%的高纯硅。硅的提纯工艺复杂, 电耗很大,

收稿日期作者简介郑宗慧(),男,机械与自动化工程学院5335班学生。文章编号:1671-7333(2008)02-0153-04新型太阳能电池板的研究郑宗慧,崔　琦,黄　玲,咸峥毅(上海应用技术学院机械与自动化工程学院,上海　200235)摘要:　传统的太阳能电池主要有硅系能电池和化合物薄膜电池。二氧化钛(锐钛矿型二氧化钛),作为一种新的光催化剂,以其特有的功能,备受青睐。通过实验研究该类太阳能电池在各种条件下的工作状态与发电效率,使其能最大程度的利用太阳能源,以缓解人类对于传统能源的过度开发,具有很大的社会价值和使用性。关键词:　太阳能电池;光催化剂;二氧化钛中图分类号:TM923 文献标识码:AAResearchonNewSolarCellBoardZHENGZong2hui,CUIQi,HUANGLing,XIANZheng2yi(SchoolofMechanicalandAutomationEngineering,ShanghaiInstituteofTechnology,Shanghai200235,China)Abstract:Thetraditionalsolarcellisthesiliconsolarcellandthecompoundthinfilmsolarcell.Asanewphotocatalyst,titaniumdioxide(anatasetitaniumdioxide)isnowlookeduponwithfavourforitsmagicalfunction.Experimentsprovethatthistypeofsolarcellworksasefficientlyasthegeneratorinallcondi2tions.Thisarticleattemptstomaximizetheuseofsolarenergyandalleviatetheoverdevelopmentoftradi2tionalenergy,whichwouldbeofgreatsocialvalueandpracticality.Keywords:solarcell;photocatalyst;titaniumdioxide 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量,太阳能资源从根本上讲就是太阳的辐射能。在人类对未知世界的不断求索的过程中,我们开始发现太阳辐射能不仅具有含量巨大的特点,其总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍,太阳能到达地面的能量高达80万kW/s,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达(5.6×1012)kWh,相当于目前世界上能耗的40倍;而且,它具有清洁、环保、价格低廉、可再生的优点,可谓是人类的生活宝库,是我们取之不尽的能量的源泉。太阳能电池的本质是将太阳的辐射能转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,来推动负载工作。而评价该电池板质量的好坏主要是在于它带负载能力的高低、储存能量的多少。在太阳能电池板的开发过程中最重要的问题是要开发出性价比高的电池。目前中国乃至世界在制作太阳能电板时一般都采用价格昂贵的硅材料,高昂的价格使得太阳能电板不能被广泛的运用。利用二氧化钛制作太阳能电池板的想法是新颖的。通过实验来证明二氧化钛这种价格低廉的材料也可以制作出具有一定第8卷　第2期2008年6月 上海应用技术学院学报JOURNALOFSHANGHAIINSTITUTEOFTECHNOLOGYVol.8No.2　Jun.2008