《太阳能电池基础与应用》期中
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《太阳能电池及其应用》实践报告专业光伏材料及应用学生姓名准考证号指导教师201 年月目录一实践目的 (3)二太阳能电池的原理及结构 (3)三太阳能电池参数 (5)四太阳能电池基本特性 (5)五实践心得 (7)一实践目的目前,太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门,尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用,以节省造价很贵的输电线路。
随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明,各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求,太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法,可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。
本实践课程的主要目的就是学习太阳能电池的原理,掌握太阳能电池的参数以及计算,以便在实际生活中的充分应用。
二太阳能电池的原理及结构1 p-n结如图 1(a) 所示, 使一块 n 型半导体和一块 p型半导体紧密地接触。
交界处 n 区一侧的电子浓度高, 形成一个要向 p 区扩散的正电荷区域; 同样, p 区一侧的空穴浓度高, 形成一个要向 n 区扩散的负电荷区域。
n 区和 p 区交界面两侧的正、负电荷薄层区域, 称之为“空间电荷区”, 即 p- n 结,如图 1(b)所示。
图一、p-n结示意图在 p- n 结内, 有一个由 p- n 结内部电荷产生的, 从 n 区指向 p 区的电场, 叫做“内建电场”或“自建电场”。
由于存在内建电场, 在空间电荷区内将产生载流子的漂移运动, 使电子由 p 区拉回 n区, 使空穴由 n 区拉回 p 区, 其运动方向正好和扩散运动的方向相反。
开始时, 扩散运动占优势, 空间电荷区内两侧的正负电荷逐渐增加, 空间电荷区增宽, 内建电场增强; 随着内建电场的增强, 漂移运动也随之增强, 阻止扩散运动的进行, 使其逐步减弱; 最后, 扩散的载流子数目和漂移的载流子数目相等而运动方向相反, 达到动态平衡。
太阳能发电技术原理和应用太阳能作为一种绿色能源,近年来越来越受到人们的关注。
大量的研究和应用探索为太阳能发电技术的不断成熟提供了坚实的基础。
本文将深入探究太阳能发电技术的原理和应用。
一、太阳能原理太阳是地球上最重要的能源源,太阳辐射能的利用是太阳能的基础。
太阳辐射能是指太阳辐射出的电磁波能量,其中包括了可见光、红外线、紫外线等多种波段。
太阳能发电技术的基础就是将太阳辐射能转化成电能。
太阳能电池板是太阳能发电技术的核心部件,它是将太阳辐射能转化成电能的重要载体。
太阳能电池板是由零散的太阳能电池片组成的。
太阳能电池片是由半导体材料组成的,它的工作原理与PN结的工作原理一致。
P型半导体和N型半导体通过电场结合在一起构成PN结,当光照射时,太阳能电子就会从P型半导体流向N型半导体,而空穴则流向P型半导体,形成电场力线,从而产生电能。
太阳能电池通过串联和并联的方法组成太阳能电池板,形成电力发电系统。
二、太阳能发电技术的应用1. 光伏发电光伏发电是太阳能发电技术的主要应用之一。
通过使用太阳能电池板转化太阳光能为电能,为人类社会提供清洁的电力。
可以通过简单的太阳能电池板来为小型电器提供能源,也可以通过组合太阳能电池板组成光伏发电站,甚至是大型的光伏发电场。
2. 太阳能热能利用太阳能热能利用是太阳能发电技术的另一个应用。
太阳能热能利用是通过太阳热能转化为可用的热能,可以用于加热水或供暖等方面。
太阳能热能利用可以通过太阳能热水器来实现,将太阳能热能通过吸收水箱中的水来加热水,实现加热用水的目的。
3. 太阳能再生能源发电太阳能发电技术广泛用于再生能源发电领域中。
太阳能发电技术可以与风力发电、水力发电等再生能源发电技术相结合,形成多能源发电系统,实现更为可靠的电力供应。
4. 太阳能光热发电太阳能光热发电是新型的太阳能发电技术,它是通过将太阳辐射能转化为热能,再将热能转化为电能。
太阳能光热发电技术可以通过太阳能聚光器或反射器将太阳光聚集在一起形成高温,然后将高温通过传热管输送至工作介质中,从而形成蒸汽驱动发电机发电。
第四章 太阳电池的标定和测量§4.1 太阳能电池的标定太阳电池效率的定义是:太阳电池在最佳工作状态下输出的电功率与投射到太阳电池上总的光功率之比。
电功率用一般的电子仪器很容易测出,但光功率——光的能量的测量,因涉及光谱问题,就比较复杂。
光照时太阳电池的电流特性和电压特性基本上概括了整个太阳能电池电性能,前者主要是收集效率的问题,后者是太阳电池二极管的特性问题。
对同一片电池,收集效率与光谱特性密切相关,而二极管特性和填充因素则与光源光谱无关。
因此,效率问题,实际上变成了测量短路电流与各种光源的光强的关系问题。
如在某一特定光源的光强下,只要得到同样的电流,二极管特性将是一样的。
既然效率的测量归结到确定太阳电池的短路电流,因此,确定太阳电池在某一状态下的短路电流就很重要了。
目前,国际上通用的测量方法,是采用标准电池法,亦即选一片太阳电池,首先在某一特定的标准状态(光源)下进行短路电流数值的测定,然后用它作参考电池去校准测试时所用光源的光强,再用此光强测量其它的被测电池。
我们把作为参考的电池在一定的光源状态下,确定短路电流的过程叫做标定。
而利用标准电池的数据,去获得其它电池的数据的对比过程简称为复现。
一般说来,太阳电池效率的测量问题可归结为标定参考电池,和在一定光源下用标准电池复现的问题。
太阳能电池效率η的定义为)(1FF V J FF J V oc sc sc oc Φ=Φ=η (4-1)我们把Φsc J 称为积分响应Q : Q =Φsc J (4-2) 则把方程式(4-1)变成η=Q V oc FF (4-3)所以,只要定出一个太阳电池的积分响应Q ,它的效率就可求出。
确定太阳电池在某一个特定的太阳光照状态下的Q 值,是标定工作的主要内容。
根据太阳电池用途(如空间使用或地面使用)不同,标定方法也有差别。
§4.1.1 空间用太阳电池的标定空间用太阳电池的标定,统称AM0标定。
目前最常用的AM0标定法有如下几种:卫星标定、火箭标定、气球标定、飞机标定、高山标定和实验室光谱标定。
有机太阳能电池的研究现状和应用前景有机太阳能电池是一种新型的太阳能电池。
相较于传统的硅基太阳能电池,有机太阳能电池具有更低的成本和更好的可塑性,可以在各种形状和物品上应用。
目前,有机太阳能电池正在得到越来越多的研究和应用。
一、有机太阳能电池的研究现状有机太阳能电池利用有机半导体材料的光电效应将太阳能转化为电能。
与硅基太阳能电池相比,有机太阳能电池具有成本低、轻薄柔韧、生产工艺简单等特点。
在过去的几十年中,研究人员一直在探索有机太阳能电池的性能和制造方法,我们对有机太阳能电池的认识越来越深入。
有机太阳能电池最初的研究始于20世纪80年代,当时研究者发现染料敏化太阳能电池可以使用有机分子代替原始的染料。
之后,有机太阳能电池就逐渐引起了人们的广泛关注。
然而,直到21世纪初,有机太阳能电池的效率才有了较大的提高。
现在,科学家们已经开发出了许多种类、结构和形状的有机太阳能电池。
其中,非富勒烯有机太阳能电池是目前最具潜力的一种。
2014年以前,有机太阳能电池的最高转换效率一直停留在10%以下,但是随着非富勒烯有机太阳能电池的出现,转换效率得到了重大提高,从而使得有机太阳能电池更加实用。
二、有机太阳能电池的应用前景有机太阳能电池的应用前景非常广阔。
由于其成本低,所以它可以广泛应用于各种领域。
目前,有机太阳能电池已经在众多领域有了应用。
1.智能建筑有机太阳能电池可以嵌入到玻璃、塑料和纸张等材料中,从而用于智能建筑中。
有机太阳能电池不仅可以为智能建筑提供电能,还可以在墙壁、窗户和屋顶上实现光伏发电,并可以与智能家居系统进行连接。
2.便携式电子设备有机太阳能电池适用于便携式电子设备,例如智能手机、笔记本电脑和平板电脑等。
相较于传统的锂电池,有机太阳能电池成本更低,并且可以更加灵活,因此它在便携式电子设备上应用的前景非常广阔。
3.户外运动器材有机太阳能电池也可以用于户外运动器材,例如智能手表、智能眼镜和智能手环等。
这些电子产品由于长时间使用,其电池寿命较短,而有机太阳能电池可以在户外充电,从而更加实用。
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。
太阳能电池的原理和作用太阳能电池是一种利用光电效应将太阳能转换成电能的装置。
具体来说,它是利用半导体材料的光电效应将太阳能转化成电能的一种设备。
太阳能电池是太阳能利用的重要手段之一,可以被广泛应用于航天、铁路、轮船、汽车、电视、计算机等领域。
本文将简要介绍太阳能电池的原理和作用。
一、太阳能电池的原理太阳能电池利用了光电效应,即将光的能量转换成电能的一种过程。
光线射向太阳能电池时,被半导体吸收,并激发半导体中的自由电子,使其跃迁到导带中成为导电电子。
这些导电电子与空穴结合时就能够产生一个电流,该电流将被集中到太阳能电池的两端,形成电压和电流。
这就是太阳能电池的原理。
二、太阳能电池的作用太阳能电池的主要作用是将太阳能转换成可用的电能。
通过太阳能电池可以将光能转化成电能,在没有外部能源的情况下,太阳能电池可以用于直接驱动一些小型的电器设备,例如计算机、手提电话、电视机和防盗报警器等。
此外,太阳能电池也广泛应用于太阳能集热器、太阳能还原电池、太阳镜等设备中。
太阳能电池还可以用于发电和储能,以满足夜晚或光线不足时的使用需求。
三、太阳能电池的类型太阳能电池的类型主要有三种:硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和有机太阳能电池。
硅太阳能电池是一种常见的太阳能电池,其主要材料为硅。
硅太阳能电池的优点是寿命长,具有良好的稳定性和高转换效率。
但是,硅太阳能电池的成本比较高,制造过程也比较复杂。
薄膜太阳能电池是使用一层薄膜来构建电池的。
它比硅太阳能电池更轻、更薄,也更便宜,但转换效率要低得多。
有机太阳能电池是在导电高分子和有机半导体的基础上构建的。
有机太阳能电池具有成本低、制造工艺简单等优点,但由于材料中的电子、空穴易于相互复合,因此转化效率相对较低。
四、太阳能电池的发展趋势随着太阳能技术的发展,太阳能电池的效率不断提高,成本也在不断降低。
未来,太阳能电池将更加普及,发展趋势也会更加多元化。
例如,人们正在研究太阳能电池与其他电池类型的混合使用,增加电池系统的储能容量。
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绝密★启用前
江西冶金职业技术学院
2013-2014学年第一学期《太阳能电池基础与应用》期中考试试卷
一、选择题(请在备选答案中选出最恰当的一项,每小题2分,共20分)
1、在衡量太阳电池输出特性参数中,表征最大输出功率与太阳电池短路电流和开路电压乘积
比值的是( )。
A、转换效率 B、填充因子 C、光谱响应 D、方块电阻
2、下列表征太阳电池的参数中,哪个不属于太阳电池电学性能的主要参数( )。
A.开路电压 B.短路电流 C. 填充因子 D、掺杂浓渡
3、某单片太阳电池测得其填充因子为77.3%,其开路电压为0.62V,短路电流为5.24A,其测试
输入功率为15.625W,则此太阳电池的光电转换效率为( )。
A、16.07% B、15.31% C、16.92% D、14.83%
4、太阳能光伏发电系统的最核心的器件是( )。
A、控制器 B、逆变器 C、太阳电池 D、蓄电池
5、下列选项中,不属于减反射膜材料的是( )。
A、TiO2 B、SiF4 C、SiNx D、SiO2
6、目前已被实用化的太阳能电池中98%使用的是( )材料。
A、硅 B、锗 C、镓 D、铟
7、下列仪器中,用来测量方块电阻的是( )
A、少子寿命测量仪 B、辉光放电质谱仪 C、金相电子显微镜 D、四探针测试仪
8、硅在常温下很稳定,只能与 发生反应生成 。( )
A、HCL和SiCl4 B、HNO3和SiNx C、F2和SiF4 D、HF和SiF
4
9、磷硅玻璃由( )组成。
A CF4 B SiO2 C 磷 D SiF4
10、单晶硅绒面呈( )形。
A、三角形 B、金字塔形 C、圆形 D、正方形
二、填空题(每空 1分,共 20分)
11、
晶体硅太阳电池制造设备主要由 、 、RENA后清洗机、 、丝网
印刷机、 等
。
12、丝网印刷工艺流程主要分为三步,分别是 , 和 。
13、去PSG中用到的化学试剂是HF,它的反应方程式是 。
14、刻蚀分为干法刻蚀和 刻蚀;其中,等离子体刻蚀属 刻蚀。
15、三氯氢硅氢还原法制多晶硅的化学反应式是: 。
16、丝网印刷的目的是
17、PECVD的中文是 ,它的目的是 。
18、直拉法生产单晶硅的设备是 。
19、Isc的中文意思是 ,Uoc的中文意思是
20、125Χ125mm规格的单晶硅太阳能电池,它的输出电压是 V,输出功率是 W左右
21、粗硅制备的化学原理
三、判断题(每小题2分,共20分)
22、太阳能电池片的正面电极为正极 ( )
23、光伏组件参数的测试中,不需要冰雹测试。 ( )
24、人体吸入高浓度氧气会引起“氧中毒”。 ( )
25、光伏企业一般采用氢氧化钠溶液在80~90度腐蚀数分钟来出去晶体硅表面的机械损伤层。
( )
26、各向异性腐蚀主要用于单晶硅绒面制备。 ( )
27、SiNx减反射膜既有减少光的反射作用,又能对表面进行钝化。 ( )
28、TPT的作用是为了防水和绝缘。( )
29、硅烷法是目前国际上多晶硅制造的主流工艺。 ( )
30、实现多晶硅定向凝固生长的方法有四种,常用的是布里奇曼法。 ( )
31、POCl3在有O2的情况下分解为P2O5和Cl2。( )
四、简答题( 每小题6 分,共30分)
32、为什么要对太阳能电池片进行组合和封装?
33、写出太阳能电池片的生产流程。
34、丝网印刷的工作原理?
题号 一 二 三 四 五 总 分
得分
适
用
班
级
:
1
2
光
伏
班
姓
名
:
系
部
:
机
电
工
程
系
出
卷
人
:
聂
行
密
封
线
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35、写出计算转换效率的公式?
36、分类检测的电性能参数有哪些?分别是什么意思?(最少7个)
五、画图题(10分)
37、请画出改良西门子法的工艺流程图
。