太阳能电池与应用考试试题

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, 在太阳能电池生产总成本中己超过了1/2。另外，目前冶炼的时候多用煤炭作为燃料，且用改良西门子法提纯硅时会产生大量的硅氯化合物，如果处理不当，将会造成很大的污染，这种情形在中国尤其严重。

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出卷人 XXX ；出卷日期 2013年12月10日 ；审核人 审核日期 考试班级 微电子31131、31132 ；考试人数 67 考试日期

X X X X X X 学 院

2013-2014学年第一学期《太阳能电池原理与应用》期末试卷

（A卷）（闭卷考试）

系部 班级 学号 姓名

题

目 一 二 三 总得分

得

分

一、 简答题（每小题5分，共30分）

1. 地面太阳电池的测试标准条件是什么？

2. 太阳电池的工作原理。

3. 晶体硅太阳电池制造的工艺流程？单晶硅与多晶硅两者工艺的区别？

4. 什么是孤岛效应？有哪些危害？

5. 聚光光伏系统的主要部件是什么？什么是聚光比？

6. 太阳能光伏发电系统的运行方式有哪两种？选举其中一种运行方式列出其主要组成部件。

二、 论述题（每小题15分，共45分）

1. 请分别画出理想与实际太阳电池等效电路，指出其中各部分的含义，并分析两者产生区别的原因。

本题得分

本题得分

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出卷人 XXX ；出卷日期 2013年12月10日 ；审核人 审核日期 考试班级 微电子31131、31132 ；考试人数 67 考试日期

2. 请画出单结P-I-N型a-Si薄膜电池的结构，描述其工艺流程（基底覆盖、不锈钢带衬底），并分析a-Si电池中一般使用P层作为迎光层的原因。

3. 高纯多晶硅、单晶硅分别有哪些制备方法？请在单晶硅制备方法中挑选两种描述其制备过程，并分析其优缺点。

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, 在太阳能电池生产总成本中己超过了1/2。另外，目前冶炼的时候多用煤炭作为燃料，且用改良西门子法提纯硅时会产生大量的硅氯化合物，如果处理不当，将会造成很大的污染，这种情形在中国尤其严重。

. . 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,