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南昌航空毕业（论文）设计继续教育学院自考毕业设计(论文)专业名称学生姓名指导教师二○一二年四月继续教育学院自考毕业设计（论文）任务书一、毕业设计(论文)题目：太阳能电池原理与应用二、毕业设计(论文)内容：太阳能电池太阳能电池的工作原理太阳能电池材料与工艺太阳能的应用太阳能与建筑一体化太阳电池发电系统三、主要参考资料：[1] 施玉川．太阳能基础与技术．西安交通大学．1999年[2] 李锦堂．20世纪太阳能科技发展的回顾与展望．太阳能学报1999特刊[3] 刘恩科等．半导体物理学．国防工业出版．2006年[4] 赵富鑫等．太阳电池及其应用．国防工业出版社．1985年[5] 杨新年．武汉太阳能开发与应用．武汉出版社．2007年光伏材料应用技术专业学生姓名指导教师太阳能电池原理与应用学生姓名： 班级：指导老师：摘要：太阳辐射能实际上是地球上最主要的能量源泉。
自然界中的燃料能、风能、水能等皆来源于太阳能。
太阳辐射能与常规能源及核能相比有广泛性、清洁性、分散性、间歇性、地区性、永久性的特点。
因此，太阳能是未来新能源体系中极其重要的战略能源，也得到了世界各国的强烈重视。
太阳能既是一次能源，又是可再生能源，可发直接转化利用。
通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术。
光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器构成。
光伏发电系统可分为独立太阳能光伏发电系统和并网太阳能光伏发电系统：独立太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电不与电网连接的发电方式，典型特征为需要蓄电池来存储能量，在民用范围内主要用于边远的乡村，如家庭系统、村级太阳能光伏电站；在工业范围内主要用于电讯、卫星广播电视、太阳能水泵，在具备风力发电和小水电的地区还可以组成混合发电系统等。
并网太阳能光伏发电是指太阳能光伏发电连接到国家电网的发电的方式，成为电网的补充。
太阳能电池原理及应用智慧树知到课后章节答案2023年下哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学第一章测试1.太阳能量来自于太阳内部的核聚变反应。
（）答案:对2.太阳内部核聚变反应时的温度大约是多少？（）答案:1500万度3.太阳表面温度是多少？（）答案:6000 K4.太阳太阳常数是多少？（）答案:1.95 卡/厘米²﹒分5.下列那些属于太阳能的光电应用？（）答案:太阳能信号灯;太阳能汽车6.下列那些属于清洁能源？（）答案:太阳能;风能;水能;氢能7.煤炭燃烧时可能会排放下列那些气体？（）答案:CO;SO²;NO²;CO²8.空气中PM2.5的含量在下列哪个范围内时，空气质量是优？（）答案:＜3.5 μg/m39.下列那种类型的太阳能电池要求材料的纯度非常高？（）答案:单晶硅太阳能电池10.一般情况下，同种材料的多结太阳能电池比单结太阳能电池的光电转换效率高。
（）答案:对第二章测试1.电子不能在禁带排布，但是可以越过禁带，从价带跃迁到导带。
（）答案:对2.对硅进行掺杂，当掺氮时可以形成P型半导体；当掺磷时可以形成N型半导体。
（）答案:错3.光伏效应和光电发射效应同属于内光电效应。
（）答案:错4.对于硅太阳能电池，光伏效应发生在下列哪个部分？（）答案:PN结5.禁带宽度会影响太阳能电池的光电性能，一般情况下禁带宽度越大，开路电压越大。
（）答案:对6.温度对开路电压的影响比对短路电流的影响大，温度越高开路电压越大。
（）答案:错7.短路电流会随着禁带宽度的增大而减小。
（）答案:对8.下列哪些方法能够改善太阳能电池的性能？（）答案:加背表面电场;将正面电极做成栅形结构;将吸光面做成绒面结构;增加减反射膜9.下列哪些方法能够减小太阳能电池的暗电流？（）答案:优化生产工艺;减少人为污染;改善原料质量;避免机械损伤10.下列哪种载流子复合方式需要两步完成？（）答案:间接复合第三章测试1.与硅太阳能电池相比，染料敏化太阳能电池的生产工艺简单、耗能少、回收周期短。
《太阳能光伏电池及其应用》习题第一章总论一、填空题：1、人类文明的进步与人类社会工业化、近代化的变迁，都称为和变迁。
2、21世纪文明的宏伟构想时，被称为最大课题的问题占据了重要地位。
3、人们生活所需的能源可发分为维持个人生命的和、及生产活动中使用的生活能源两部分。
4、伴随着能源工业化的进展，人们选择更方便、更经济性的能源形态，也就是说，这一技术革新也是基于而产生的。
5、不同于化石能源的消费的原子能发电，称之为的太阳能发电、风力发电的应用。
6、当务之急要在化学能源枯竭之前找到的替代能源。
7、3E三重矛盾是在发展的过程中，伴随着的消费，以化石能源为主体的资源需求结构会造成对的破坏。
8、到达地球表面的太阳能，是通过几乎接近真空的宇宙空间，以的形式辐射过来。
9、太阳能到达地球的总辐射能量应该是太阳常数与的乘积。
10、太阳能电池的转换效率几乎是的，与其所利用的装置规模的无关。
11、光发电是对的有效利用。
二、选择题1、人们生活所必需的能源可以分为维持个人生命的生理能源和（）、社会活动及生产活动中使用的生活经验能源两部分。
A、日常生活B、社会生活C、劳动生活D、物质生活2、点燃近代产业革命之火的是发明蒸汽机的（）A、贝尔B、詹姆斯·瓦特C、爱迪生D、埃特尼·勒努瓦3、属于生态发电的有：太阳能发电和（）。
A、火力发电B、水力发电C、煤炭发电D、风力发电4、煤炭的可开采( )年。
A、43年B、61年C、231年D、73年5、天然气的可开采( )年。
A、43年B、61年C、231年D、73年6、3E指的是：经济、能源和（）。
A、地球环境B、海洋C、森林D、陆地7、世界各国对温室气体排放量，以1990年为基准，到2010年日本要消减( ).A、10%B、8%C、6%D、5%8、采用石油发电方式引起的有害气体CO2排放量是（）。
A、322.8 g/KW·hB、178 g/KW·hC、258.5 g/KW·hD、7.8 g/KW·h9、能量通过约1.5亿km的空间到达地球的大气层附近时，其辐射能量密度约为（），这个值叫太阳常数。
2011年太阳能光伏电池及其应用复习资料第一章总论一、填空题：1、人类文明的进步与人类社会工业化、近代化的变迁，都称为和变迁。
2、21世纪文明的宏伟构想时，被称为最大课题的问题占据了重要地位。
3、人们生活所需的能源可发分为维持个人生命的和、及生产活动中使用的生活能源两部分。
4、伴随着能源工业化的进展，人们选择更方便、更经济性的能源形态，也就是说，这一技术革新也是基于而产生的。
5、不同于化石能源的消费的原子能发电，称之为的太阳能发电、风力发电的应用。
6、在化学能源枯竭之前找到的替代能源。
7、3E三重矛盾是在发展的过程中，伴随着的消费，以化石能源为主体的资源需求结构会造成对的破坏。
8、到达地球表面的太阳能，是通过几乎接近真空的宇宙空间，以的形式辐射过来。
9、太阳能到达地球的总辐射能量应该是太阳常数与的乘积。
10、太阳能电池的转换效率几乎是的，与其所利用的装置规模与无关。
11、光发电是对有在效利用。
二、选择题1、人们生活所必需的能源可以分为维持个人生命的生理能源和（）、社会活动及生产活动中使用的生活经验能源两部分。
A、日常生活B、社会生活C、劳动生活D、物质生活2、点然近代产业革命之火的是发明蒸汽机的（）A、贝尔B、詹姆斯。
瓦特C、爱迪生D、埃特尼。
勒努瓦3、生态发电的有：太阳能发电和（）。
A、火力发电B、水力发电C、煤炭发电D、风力发电4、煤炭在亚洲太平洋可开采( )年。
A、43年B、61年C、231年D、73年5、天然气在亚洲太平洋可开采( )年。
A、43年B、61年C、231年D、73年6、3E指的是：经济、能源和（）。
A、地球环境B、海洋C、森林D、陆地7、世界各国对温室气体排放量，以1990年为基准，到2010年日本要消减( ).A 、10% B、8% C、6% D、5%8、采用石油发电方式引起的有害气体排放量CO2是（）。
A 、 B、178 C、 D、9、能量通过约亿km的空间到达地球的大气层附近时，其辐射能量密度约为（），这个值叫太阳常数。
太阳能电池的工作原理和应用摘要：介绍了太阳能电池的种类和工作原理，列举了太阳能电池的一些应用例子。
关键词：太阳能电池；种类；原理；应用太阳能一般指太阳光的辐射能量。
太阳能电池是指通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
1.太阳能电池的种类根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、纳米晶太阳能电池和有机太阳能电池等，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位【1】。
1.1.硅太阳能电池硅太阳能电池又分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种，其中单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。
由于单晶硅太阳能电池的成本较高，为了节省高质量材料，薄膜太阳能电池就成了单晶硅电池的替代产品，其中以多晶硅薄膜太阳能电池和非晶体硅薄膜太阳能电池为典型代表【2】。
1.2.多元化合物薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，主要有砷化镓III-V族化合物电池、硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池和铜铟硒薄膜电池。
硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶体硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，也易于大规模生产。
但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。
GaAs属于III-V族化合物半导体材料，具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热不敏感，转换效率可达28%，适合于制造高效单结电池。
但是GaAs材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了GaAs电池的普及。
CIS作为太阳能电池的半导体材料，具有价格低廉、性能良好、工艺简单和不存在光致衰退问题等优点，将成为今后太阳能电池发展的一个重要方向，唯一的是材料的来源问题，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展必然受到限制【2】。
1.3.纳米晶太阳能电池纳米TiO2晶体化学能太阳能电池是新近发展的，优点在于其廉价的成本、简单的工艺及稳定的性能，其光电效率稳定在10%以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5~1/10，寿命能达到20年以上【2】。
课程大纲第一部分：基础知识第章引言第一章：引言第二章：半导体基础第三章：P-N结第四章：太阳能电池基础第二部分：传统太阳能电池第章能第五章：晶体硅太阳能电池第六章：高效III-V族化合物太阳能电池第七章：硅基薄膜太阳能电池第八章：高效薄膜太阳能电池（CIGS, CdTe）第三部分：新型太阳能电池第九章：有机太阳能电池第十章：染料敏化及钙钛矿太阳能电池第十一章：其它新型太阳能电池（量子点，中间带等）第十二章：多结太阳能电池主讲教师：（1-4 章：18学时）；82304569，xwzhang@张兴旺14章学时）xwzhang@semi ac cn尹志岗（5-7 章：14学时）；82304469，yzhg@游经碧（8-12章：22学时）；82304566，jyou@课程性质：专业选修课课程性质专业选修课课时：54课时考试类型：开卷成绩计算方式：期末考试（70%）+小组文献汇报（30%）成绩计算方式期末考试参考书目：1熊绍珍朱美芳：《太阳能电池基础与应用》科学出版社1. 熊绍珍，朱美芳：《太阳能电池基础与应用》，科学出版社，2009年2. 刘恩科，朱秉升，罗晋生：《半导体物理学》，电子工业出版社，2011年3. 白一鸣等编，《太阳电池物理基础》，机械工业出版社，2014年第一章引言太阳能的利用方式1.2太阳能资源及其分布31.114太阳电池工作原理31.3太阳电池发展历程1.4太阳电池应用与趋势31.51.6中国光伏发电的现状1973年，由于中东战争而引起的“石油禁运”，全世界发生了以石油为代表的能源危机，人类认识到常规能源的局限性、以石油为代表的“能源危机”，人类认识到常规能源的局限性有限性和不可再生性，认识到新能源对国家经济发展、社会稳定及安全的重要性。
与此同时，环境污染日益加剧、极端天气频繁出现，不断挑战着人类的忍受极限……1.1 太阳能资源：未来能源的主要形式太阳能核能地热能生物质能风能水势能清洁能源－－光伏发电太阳------物理参数太阳------地球生命之源！表度太阳------巨大的火球！表面温度：5760-6000K中心温度：1.5×107K日冕层温度：5×106K198930质量：1.989×10kg太阳每秒释放的能量：3.865×1026J，相当于132每秒燃烧1.32×1016吨标准煤的能量(世界能源消耗)3.0 ×1020joule/y=万分之一！3.0 ×1024joule/y万分之巨大潜力(照射到地面的太阳能)457亿年>50亿年我国的太阳能资源45.7亿年，>50亿年，取之不尽、用之不竭地表每年吸收太阳能17000亿吨标煤2007年一次能源26.5亿吨标煤解决能源危机特点能源取之不尽、无污染地球表面角度0.1%的太阳能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍资源丰富太阳环改善环境、保护气候无污染物废气噪音的污染特点能的境角无污染物、废气、噪音的污染1 MW并网光伏电站的年发电能力约为113万优点度并能kWh，可减排二氧化碳约191余吨相当于每年可节省标准煤约384余吨，减排粉尘约5.5吨，减排灰渣约114吨，减排二氧化硫约节能减排8.54吨。
世界化石燃料的不断消耗发展可再生替代能源2100年64％太阳能在未来能源结构中占主导地位！世界太阳能资源分布地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况、气候高度地理状况气候条件等密切相关。
全世界太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域包括北非、中东地区、美国西南部和墨西哥、南欧、澳大利亚、南非、南美洲东、西海岸和中国西部地区等。
和中国西部地区等中国，世界能源第二大消耗国中国太阳能资源分布第大消耗国2013年9月，中国已成为世界第一大石油进口国，进口依存度逼近％势中国，二氧化碳第二大排放国60％。
在人均煤炭可采储量90吨（54.9％）西部丰富的太阳能资源中国，传统化石必石油可采储量3吨（11％）天然气1080立方米（4.3％）能源匮乏行中国，太阳能资源极其丰富！1）太阳能光热利用：它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用；通过与物质的相互作用转换成热能加以利用2）太阳能发电：包括光－热－电利用和光电转换两种，前者是利用太阳辐射所产生的热能发电；后者是利用半导体材料的光生伏特效应将太阳光直接转换为电能；3）光化利用：利用太阳能辐射直接分解水制氢的光－化学转换方式；4）光生物利用：通过植物的光合作用来实现将太阳能转换为生物质能的过程。
目前主要有速生植物（薪炭林、油料作物和巨型海藻）。
光热发电：利用太阳辐射所产生的热能发电。
太阳能发电光伏发电：利用半导体材料的光生伏特效应将太阳光能直接转换为电能的一种技术。
太阳电池(solar cell)，是一种利用光生伏特效应把光能转变为电能的器件。
它是太阳能光伏发电的基础和核心。
（1）以p型晶体硅半导体材料为衬底；（2）采用扩散法在硅衬底上制作重掺杂的n型层；型层（3）在n型层上面制作金属栅线，作为正面接触电极；（4）在衬底背面制作金属膜，作为背面欧姆接触电极；（5）为了减少光的反射损失，常制作绒面减反结构。
半导体吸收光子产生电子空穴对，电子空穴对在p-n 结内建电场作用下分离，从而在p-n 结两端产生电动势。
p 光生伏特效应：指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部p-n 结是太阳电池的核心！位之间产生电位差的现象。
pElectric Field1）光子能量大于带隙2）内建电场1839年，法国物理学家A.E.贝克勒尔(Becqurel)用两片金属浸入溶液构成伏打电池，光照时会产生额外的伏打电势－用两片金属浸入溶液构成伏打电池，光照时会产生额外的伏打电势“光生伏特效应（photovoltaic effect ）”。
1873年，英国科学家Wilough B.Smith观察到了对光敏感的硒材料，并推断出在光照射下硒导电能力的增加正比于光通量。
1883年，美国科学家Charles Fritts开发出以硒为基础的光伏电池。
人们即把能够产生光生伏特效应的器件称为“光伏器件”。
其中半导体P N 结器件在阳光下的光电转换效率最高通开发出以硒为基础的光伏电池其中，半导体P-N 结器件在阳光下的光电转换效率最高，通常称这类光伏器件为“光伏电池”。
美尔实验室为信系统1954：美国贝尔实验室为远程通信系统寻找可靠电源时，发现掺杂硅对光敏感，可产生稳定的电压。
第一次做出了光电Bell Labs engineer testing solar battery 可产生稳定的电压。
第次做出了光电转换效率为6％的实用单晶硅光伏电池。
g y in 19541958：首颗以太阳电池作为信号系统电源的人造卫星美国先锋I 号（Vanguard-I ，效率为9%）卫星发射上天，从此开始了太阳电池作为空间电源应用的新纪元。
Vanguard I, the firstl d t llit1963：日本Sharp 商业化Si 电池组件。
solar powered satellite1961年到1971年：研究重点放在提高抗辐射能力及降低成本方面。
1972年到1976年：研制出各种空间用单晶硅光伏电池。
20世纪70年代中期，研制出超薄单晶硅光伏电池。
伏电池1976年：诺贝尔物理奖授予莫特教授－在非晶态固体中的电子过程，随后探索出非晶硅光伏电池。
年京都协议将光伏发的应用推向另个高峰1997年：京都协议签订，将光伏发电的应用推向另一个高峰。
2003年：第二次石油危机，发展可再生能源，无锡尚德等目前，太阳电池在地面的应用非常广泛，主要集中在照明、通信、目前太阳电池在地面的应用非常广泛主要集中在照明通信交通等领域。
而光伏发电与建筑物的结合（BuildingIntegrated/Attached Photovoltaic）以及并网发电是当今光伏应用新的趋势。
按技术成熟程度分为三代1）晶硅电池：(第一代电池)单晶硅，多晶硅，带硅，球形电池单晶多晶带球形池2）薄膜电池：（第二代电池）GaAs ，a-Si ，CIGS ，CdTe ， μc-S SSi,多晶Si 3）新型概念电池：(第三代电池)多结(带隙递变)电池多结(带隙递变)电池，中间带（杂质带，量子点）电池，上、下转换器电池，热载流子电池直接带隙半导体，带隙在1.1~1.7 eV 之间；组成的材料无毒性在地球上丰度高；热载流子电池，有机聚合物电池，钙钛矿、量子点电池等。
组成的材料无毒性，在地球上丰度高；便于制备，并可大面积、薄膜化生产；有较高的光电转换效率；Where is PV？太阳电池在太空的应用----飞船的翅膀哈勃望远镜两个长11.8米，宽2.3米，能提供2.4千瓦功率的太阳电池帆板，两个与地面通讯用的抛物面天线。
镜筒的前部是光学部分，后部是个环形舱，在这个舱里面，望远后部是一个环形舱，在这个舱里面，望远镜主镜的焦平面上安放着一组科学仪器；太阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。
太阳能灯太阳能灯是一种利用太阳能作为能源的灯，只要阳光充足就可以就地安装不受供电线路的影响不用安装，不受供电线路的影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，是一种绿色环保型产品。
太阳能车和游艇太阳能电动车中山大学太阳能系统研究所的一辆太阳能电动车，外观上，跟公园的电瓶车一个样，可以搭乘6名乘客，但是国产的时速最高却只有48公里，持续行驶时间也就1个小时。
光伏建筑一体化是国际发展主流方向德国，光伏走廊10 kW德国，遮阳挡雨，14.2 kW荷兰，装饰性光伏屋顶（1）光电转换效率逐步提高、新概念太阳电池不断涌现（2）光伏发电成本逐步下降生产规模不断扩大自动化程度持生产规模不断扩大、自动化程度持续提高、技术水平的逐步改进、光伏市场的有效开拓。
不同种类太阳电池发电成本现状及预测美国能源部对光伏发电价格的预测（3）有效的扶持政策使得光电池产量与装机总量逐年增加2011-2014年全球太阳能电池产量、我国太阳能电池产量及增长率201135GW 新增装机总量302GW 2011-2014年全球新增装机量、我国新增装机量及增长率年全球太阳电池产量达35 GW ，新增装机总量30.2 GW 。
2012年全球太阳电池产量达36 GW ，新增装机总量32 GW 。
2013年全球光伏组件产量将达40 GW ，新增装机总量36 GW 。
2014年全球光伏组件产量将达43 GW ，新增装机总量43 GW 。
（4）较大型光伏电站日益增多，并向并网方向发展德国Mühlhausen 6.3 MW 平单轴跟踪Arnstein,Germany-12MWp9.55MWp Monte Alto (Milargo)Spain Arnstein, Germany 12 MWp 9.55 MWp Monte Alto (Milargo) Spain（4）较大型光伏电站日益增多，并向并网方向发展100.0%60.0%80.0%40.0%0.0%20.0%199619982000200220042006并网光伏发电市场份额逐年增长情况光伏发电技术的明天2012年7月5日，国际能源49%》署（IEA）发布了《可再生能源中期市场报告2012太阳能发电到2017年将占到可再生能源发电量的4.9%，其中光伏发电将是增长最快的，预测期内装机容量将从70 GW提高到230 GW。
