太阳能光伏发电原理与应用实验报告
太阳能光伏发电原理与应用
实验报告
课题名称：太阳能光伏发电原理与应用实验专业班级：12级应用光电子01
学生学号：1209040110
学生姓名：胡超
学生成绩：
指导教师：刘国华
课题工作时间：2015.6.1至2015.6.4
实验一、太阳辐射能的测量
下表是针对武汉市的日照情况，记录武汉市的某一天某一时段（每两分钟记
录一次）的太阳辐射强度：
太阳辐射监测系统
瞬时值累计值
时间
总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射10:06 538 113 436 41 112 0.031 0.014 0.016 0.003 0.009 10:08 404 105 298 32 77 0.056 0.013 0.045 0.004 0.012 10:10 449 99 347 31 268 0.049 0.013 0.037 0.004 0.009 10:12 416 97 304 33 246 0.056 0.012 0.043 0.004 0.033 10:14 645 118 525 49 347 0.056 0.012 0.042 0.004 0.033 10:16 198 105 57 24 105 0.077 0.014 0.062 0.006 0.040 10:18 549 107 425 42 326 0.025 0.013 0.007 0.003 0.012 10:20 610 111 485 45 329 0.066 0.013 0.051 0.005 0.039 10:22 631 108 513 50 304 0.076 0.013 0.061 0.006 0.039 10:24 619 108 493 45 284 0.076 0.013 0.062 0.006 0.036 10:26 465 103 310 39 194 0.075 0.013 0.059 0.006 0.034 10:28 653 109 402 47 264 0.067 0.013 0.043 0.005 0.027 10:30 690 111 337 48 263 0.079 0.013 0.046 0.006 0.032 10:32 693 113 318 47 249 0.083 0.013 0.042 0.006 0.031 10:34 653 115 214 48 219 0.082 0.014 0.035 0.006 0.029 10:36 713 118 176 53 145 0.061 0.013 0.018 0.005 0.021 10:38 575 111 92 44 89 0.087 0.014 0.020 0.006 0.015 10:40 717 115 53 44 90 0.080 0.014 0.009 0.006 0.010
根据表格数据用MATLAB分别作出各辐射瞬时值、累计值与时间的关系曲线如下：
分析：由两个图像均可知总辐射≈散射辐射+直接辐射，总辐射与净辐射与反射辐射之和有一定差值，差值应是有效辐射，某时刻辐射累计值=120秒×（此时刻辐射瞬时值+上一时刻辐射瞬时值）/2.由于天气原因，仪器误差以及人为所致误差，致使实验数据不是很理想，太阳辐射值的采集应选择天气较好，阳光明媚的日子。
结论：总辐射≈散射辐射+直接辐射，总辐射与净全辐射和反射辐射之和的差值为地面的有效辐射。
实验二：太阳能电池基本特性的测量
1.下表为无光照条件下测量太阳能电池正向偏压时的I-U 特性
U1（v ） 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 U2 (mv) 7.5 13.7 22.1 32.8 47.5 67.1 92.7 127.3 174 236 I (μA) 7.5 13.7 22.1 32.8 47.5 67.1 92.7 127.3 174 236 ln(I) -11.8
-11.19 -10.72 -10.33
-9.95
-9.61 -9.29 -8.97 -8.65 -8.35
根据表格由MATLAB 作出1~ln u I 曲线，拟合成直线如下
0.5
1
1.52
2.53
-12-11.5-11-10.5-10-9.5
-9-8.5-8电阻两端电压u 1(V)
l n I (μA )
lnI-u 1图
Y ：拟合后直线y ：原始曲线
分析：由图像可知lnI 与电压呈线性变化，斜率为1.4798即β=1.479，由两线重合点（2.25，-8.97）带入公式01ln βu ln I I +=算出0ln I =-11.9296,即0I =6.592μA
2. 下表为太阳能电池在光照时改变阻值电压随电流变化
阻值
k Ω 100 80 60 40 20 10 8 6 4 2 1 0.8 0.4 0.2 电压
u(v) 4.63 4.625 4.617 4.607 4.581 4.531 4.503 4.453 4.354 3.971 2.863 2.394 1.225 0.615 电流
I(mA) 0.046 0.058 0.077 0.115 0.229 0.453 0.563 0.742 1.089 1.986 2.863 2.993 3.063 3.075 功率
P(mw)
0.214 0.267 0.355 0.531 1.049 2.053 2.535 3.305 4.739 7.884 8.197 7.164 3.752 1.891
根据上表数据应用MATLAB 分别作出电流随电压变化曲线、电阻功率随电流变化曲线如下：
0.5
1 1.52
2.53
3.54
4.55
00.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
电阻两端电压u(V)
电路中电流I （m A ）
I~u 曲线
Y ：拟合后曲线y ：原始数据点
102030
405060708090100
0123456789电阻箱阻值R(kΩ)
输出功率P （m w ）
P~R 曲线
Y ：拟合后曲线y ：原始曲线
分析：由I~U 曲线得知电流随电压的增加而减小，斜率逐渐变大即减小速率变大两截距得出短路电流sc I =3.15mA,oc u =4.65V ，由P~R 曲线得出最初功率随阻值增加而变大达到峰值后，再根据电阻增加而减小，可知最大输出功率m P =8.2mw,对应的电阻值R=4.1k Ω，计算太阳能电池重要参数填充因子FF=m P /（sc I oc u ）=8.2mw/(3.15mA ×4.65V)=0.56
结论：电流随电压增大而减小，而减小的速率在增大，功率随阻值的增加先增大后减小，期间有一峰值。
3.太阳能电池短路电流sc I 和开路电压oc u 与相对光强0/J J 的关系 J(m w) 98
4.00 J 1.058 1.173 1.274 1.4 1.537 1.655 1.724 0/J J 1 1.075 1.192 1.295 1.422 1.562 1.682 1.752 )(sc mA I 3.2 3.6
4.1 4.7
5.5
6.6 8 9.8 oc u （V ） 4.373
4.45
4.54
4.62
4.7
4.77
4.86
4.94
由表中数据应用MATLAB 分别作出短路电流sc I 与相对光强0/J J 的
曲线，开路电压oc u 与相对光强0/J J 的曲线如下：
1
1.1 1.2 1.3
1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
34
5
6
7
8
9
10
相对光强J/J 0短路电流I s c （m A ）
I sc ~J/J 0曲线
Y ：拟合后曲线y ：原始曲线
1
1.1 1.2 1.3
1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
4.24.34.44.54.64.74.8
4.95相对光强J/J 0
开路电压u o s (v )
u os ~J/J 0曲线
Y ：拟合后曲线y ：原始数据点
分析：由sc I ~0/J J 曲线图像可知：短路电流随相对光强的增加即光强的增加，逐渐增加，且增加速率也逐渐变大。由oc u ~0/J J 曲线图像可知：开路电流随相对光强的增加即光强的增加，且变化几乎成线性。
结论：光照越强，太阳能电池产生的电压越大，进而导致电路中电流变大。
实验三：太阳能光伏发电系统实验
由实验测得数据如下： 太阳能正极输入电压u=13.54v; 蓄电池输入u=11.67； 交流输出~
u =107.5v
实验四：太阳能电池综合特性的测量
1.太阳能电池暗特性测试
在无光照条件下在太阳能电池加-30V~30V 偏压，测试太阳能电池两端的电压和通过太阳能电池的电流数值记录于下表
U(V) -30 -27 -24 -21 -18
-15 -12 -9 -6 -3 0 u(V) -29.2 -26.4 -23.5 -20.6 -17.8 -14.8 -11.9 -8.9 -6 -3 0 I(mA) -0.83 -0.65 -0.5 -0.36 -0.26 -0.17 -0.12 -0.07 -0.04 -0.01 0 U(V) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 u(V) 0 2.6 3.6 3.9 4.1 4.2 4.2 4.3 4.4 4.4 4.5 I(mA) 0 0.38 2.41 5.17
7.92
10.81
13.72
13.72 16.56 19.59 25.5
根据上表数据应用MATLAB 分别作出-30V~30V 偏压下的I~V 特性曲线，只在正向偏压下的I~V 特性曲线如下：
-30
-20
-100102030
-50
5
10
15
20
25
30
太阳能两端电压（v ）电流值I （m A ）
太阳能电池暗电阻I~V 特性曲线
Y ：拟合后曲线y ：原始曲线
0.51
1.52
2.53
3.54
4.5
05
10
15
20
25
30
太阳能电池正偏压暗特性曲线
太阳能电池两端偏压（V ）
电流值I （m A ）
拟合后曲线原始数据点
分析：根据两张曲线图，得知电流值随电压的增加而升高，且增加速率随电
压的增加而增加，即电阻在减小，正偏电压下比反偏电压增加的更快。 结论：太阳能电池的暗电阻在反偏电压下很大，且变化缓慢，而在正偏电压下较小，且减小的较快。 2.太阳能电池光照特性测试
不加滤波片，有光照最强下，改变阻值，电压及电流的变化记录于下表： 阻值
（k Ω）
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 u(V) 0.95 1.75 2.42 2.97 3.24 3.45 3.52 3.55 3.58 3.6 I(mA) 0.94
0.87
0.8
0.74
0.65
0.57
0.5
0.44
0.39
0.35
根据上表数据应用MATLAB 作太阳能光照时I~V 特性曲线如下
0.5
1
1.52
2.53
3.54
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
太阳能电池两端电压（V ）
电流值（m A ）
太阳能电池光照时I~V 特性曲线
拟合后曲线原始数据点
分析：由I~V 特性曲线可知电压在增加时，电流减小，且减小速率在增加。然而电阻变大时，其两端电压增加，电流减小，电阻呈线性变化，其曲线应是一条斜率不变的直线，而现在斜率变大，证明此时太阳能电池光电阻值随电压的增加而增加的
结论：太阳能电池的光电阻随所加电压增加而减小，成反比。 3.不加滤波片，有较低光照，改变阻值，电压及电流的变化记录于下表： 阻值
(k Ω）
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 u(V) 0.64 1.22 1.75 2.23 2.72 3.06 3.33 3.34 3.47 3.5 I(mA) 0.63
0.6
0.58
0.55
0.53
0.51
0.46
0.43
0.38
0.34
根据上表数据结合2最强光照下的数据应用MATLAB 作两条V~R 曲线于一图如下：
1
234
5678910
00.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
不同光强V~R 曲线
电阻值R(kΩ)
太阳能电池两端电压（V ）
最大光强较低光强
分析：由两条曲线均可知对电阻增加，负载两端的电压是增加的，线性增加的电阻，其电压并不是线性增大，而是变缓增加，可知太阳能电池内电阻也在负
载增加的同时增加，而不同光强下的太阳能电池增加的速率也不同，光照越强，斜率逐渐减小的越快，增加速率减小的越快，即太阳能电池的电阻增加速率增加越快。
结论：光照越强，太阳能电池的增大速率越快。
4.加滤波片（577nm ），光照最强时，改变阻值，电压及电流的变化
记录于下表： 电阻
(k Ω)
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 u(V) 0.41 0.74 1.01 1.24 1.42 1.59 1.72 1.86 1.98 2.1 I(mA) 0.41
0.37
0.33
0.3
0.28
0.26
0.24
0.23
0.21
0.2
根据上表数据应用MATLAB 作出I~V 特性曲线如下：
0.4
0.60.8
1 1.
2 1.4 1.6 1.82 2.2 2.4
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
加载滤色片（577nm ）在最强光强时的I~V 特性曲线
太阳能电池两端电压值（V ）
电流值I （m A ）
拟合后直线原始数据点
分析：由以上曲线可知：仅使单色光照射时，电流值随电压变化成线性，电
阻保持不变，负载在保持线性变化，可知太阳能电池电阻也在随电压成线性变化。
结论：单色光照射时，太阳能电池随电压变化成线性。 5.数据采集部分电脑操作 采集的电流电压的数据如下表
电压（V ） 2.734
2.745 2.727 2.699 2.705 2.713 2.652 2.618 2.586 2.641 2.579 电流（mA ） 0.027 0.030 0.033 0.044 0.054 0.064 0.084 0.100 0.111 0.121 0.137 电压（V ） 2.562 2.364 2.352 2.341 2.256 2.199 2.116 2.063 2.134 2.003 1.937 电流（mA ）
0.145
0.235
0.253
0.280
0.313
0.354
0.408
0.440
0.48
0.481
0.524
随电压成反比。
硅基太阳能电池的发展及应用
.. 硅基太阳能电池的发展及应用 摘要：太阳能电池是缓解环境危机和能源危机一条新的出路，本文介绍了硅基太阳能电池的原理，综述了硅基太阳电池的优点与不足，以及硅基太阳能电池和其他太阳能电池的横向比较，硅基太阳能电池在光伏产业中的地位，并展望了发展趋势及应用前景等。 关键词：硅基太阳能电池转换效率 1引言 二十一世纪以来，全球经济增长所引发的能源消耗达到了空前的程度。传统的化石能源是人类赖以生存的保障，可是如今化石能源不仅在满足人类日常生活需要方面捉襟见肘，而且其燃烧所排放的温室气体更是全球变暖的罪魁祸首。随着如今全球人口突破70亿，能源的需求也在过去30年间增加了一倍。特别是电力能源从上世纪开始，在总能源需求中的比重增长迅速。中国政府己宣布了其在哥本哈根协议下得承诺，至2020年全国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40% --45%，非化石能源占一次能源消费的比重提高至少15%左右【6】。 目前太阳能电池主要有以下几种：硅太阳能电池，聚光太阳能电池，无机化合物薄膜太阳能电池，有机化合物薄膜太阳能电池，纳米晶薄膜太阳能电池，叠层薄膜太阳能电池等，其材料主要包括产生光伏效应的半导体材料，薄膜衬底材料，减反射膜材料等【5】。
（图1：太阳能电池的种类） 太阳电池的基本工作原理是：在被太阳电池吸收的光子中，那些能量大于半导体禁带宽度的光子，可以使得半导体中原子的价电子受到激发，在p区、空间电荷区和n区都会产生光生电子左穴对，也称光生载流子。这样形成的光生载流子由于热运动，向各个方向迁移。光生载流子在空间电荷区中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被推进n区，光生空穴被推进p区。因此，在p-n结两侧产生了正、负电荷的积累，形成与内建电场相反的光生电场。这个电场除了一部分要抵消内建电场以外，还使p型层带正电，n型层带负电，因此产生了光生电动势，这就是光生伏特效应(简称光伏)。
太阳能光伏发电原理与应用实验报告资料
太阳能光伏发电原理与应用 实验报告 课题名称：太阳能光伏发电原理与应用实验专业班级：12级应用光电子01 学生学号：1209040110 学生姓名：胡超 学生成绩： 指导教师：刘国华 课题工作时间：2015.6.1至2015.6.4
实验一、太阳辐射能的测量 下表是针对武汉市的日照情况，记录武汉市的某一天某一时段（每两分钟记 录一次）的太阳辐射强度： 太阳辐射监测系统 瞬时值累计值 时间 总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射总辐射散射辐射直接辐射反射辐射净全辐射10:06 538 113 436 41 112 0.031 0.014 0.016 0.003 0.009 10:08 404 105 298 32 77 0.056 0.013 0.045 0.004 0.012 10:10 449 99 347 31 268 0.049 0.013 0.037 0.004 0.009 10:12 416 97 304 33 246 0.056 0.012 0.043 0.004 0.033 10:14 645 118 525 49 347 0.056 0.012 0.042 0.004 0.033 10:16 198 105 57 24 105 0.077 0.014 0.062 0.006 0.040 10:18 549 107 425 42 326 0.025 0.013 0.007 0.003 0.012 10:20 610 111 485 45 329 0.066 0.013 0.051 0.005 0.039 10:22 631 108 513 50 304 0.076 0.013 0.061 0.006 0.039 10:24 619 108 493 45 284 0.076 0.013 0.062 0.006 0.036 10:26 465 103 310 39 194 0.075 0.013 0.059 0.006 0.034 10:28 653 109 402 47 264 0.067 0.013 0.043 0.005 0.027 10:30 690 111 337 48 263 0.079 0.013 0.046 0.006 0.032 10:32 693 113 318 47 249 0.083 0.013 0.042 0.006 0.031 10:34 653 115 214 48 219 0.082 0.014 0.035 0.006 0.029 10:36 713 118 176 53 145 0.061 0.013 0.018 0.005 0.021 10:38 575 111 92 44 89 0.087 0.014 0.020 0.006 0.015 10:40 717 115 53 44 90 0.080 0.014 0.009 0.006 0.010
太阳能发电过程与原理
太阳能发电过程与原理 太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件（Solar cells）是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑（照明）一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。 1太阳能发电原理 太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件（阵列）、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。1.1太阳能电源系统 太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。 ⑴电池单元 由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件（阵列）。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当
葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。 1.3DC-AC逆变器 逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流 电逆变成交流电。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照 明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。 1.4发电系统反充二极管 太阳能光伏发电系统的防反充二极管又称阻塞二极管，在太阳电池组件中其作用是避免由于太阳电池方阵在阴雨和夜晚不发电或出现短路故障时，擂电池组通过太阳电池方阵放电。防反充二极管串联在太阳电池方阵电路中，起单向导通作用。因此它必须保证回路中有最大电流，而且要承受最大反向电压的冲击。一般可选用合适的整流二极管作为防反充二极管。一块板的话可以不用任何二极管，因为控制器本来就可防反冲。板子串联的话，需要安装旁路二极管，如果是并联的话就要装个防反冲二极管，防止板子直接冲电。防反充二极管只是保护作用，不会影响发电效果。 2效率 在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、
太阳能发电原理
太阳能发电原理 1、原理概述 太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板将太阳能转换成电能的一种可再生清洁发电机制。当光线照射到太阳能电池表面时，一部分光子被太阳电池板反射掉，另一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给硅原子，使电子发生越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差。当外部接通电路时，在该电压的作用下，则会有直流电流流过外部电路产生一定的输出功率。 通常每块太阳能电池组件输出的直流电压较低，一般为35V。为了提高电压，达到逆变器最佳工作状态的额定输入直流电压，将一定数量的太阳能电池串联到一起形成回路，然后接入逆变器中，逆变器将输入的直流电转换成交流电。逆变后得到的交流电通过站内的升压变压器升至指定电压后并入电网。 图1 太阳能发电系统原理 2、系统部件 2.1 太阳电池 在太阳能光伏发电系统中，太阳能电池板占据着举足轻重的地位，它是将太阳能转换成电能核心部件。太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的，这种光电转换过程通常叫做“光生伏打效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电池”。用于制造太阳能电池的半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的特殊物质，和任何物质的原子一样，半导体的原子也是由带
正电的原子核和带负电的电子组成，半导体硅原子的外层有4个电子，按固定轨道围绕原子核转动。当受到外来能量的作用时，这些电子就会脱离轨道而成为自由电子，并在原来的位置上留下一个“空穴”，在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺入硼、镓等元素，由于这些元素能够俘获电子，它就成了空穴型半导体，通常用符号P表示；如果掺入能够释放电子的磷、砷等元素，它就成了电子型半导体，以符号N代表。若把这两种半导体结合，交界面便形成一个P－N结。太阳能电池的核心技术就在这个“结”上，P －N结就像一堵墙，阻碍着电子和空穴的移动。当太阳能电池受到阳光照射时，电子接受光子的能量，向N型区移动，使N型区带负电，同时空穴向P型区移动，使P型区带正电。这样，在P－N结两端便产生了电动势，也就是通常所说的电压。如果分别在P型层和N型层焊上金属导线，接通负载，则外电路便有电流通过，如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。 图2 太阳能电池结构 目前，制作太阳能电池的原料有单晶硅、多晶硅、非晶硅等。由于生产能力的不断提高和和科学技术的不断进步，单晶硅以其较高的转化率，高稳定性，低衰减率，成为各太阳电池生产企业重点研发的项目。单晶硅太阳电池的生产工艺一般分五个流程完成：提纯过程拉棒过程切片过程制电池过程封
太阳能电池历史、原理、分类
太阳能电池历史、原理、分类 引言 太阳能作为一种巨量可再生能源，是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源，是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源。将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重要技术基础，其转换途径很多，有光电直接转换，有光热电间接转换等。但利用太阳能电池进行光电直接转换是运用最为广泛的方式。 历史： 太阳能电池发展历史可以追溯到1 8 3 9 年，当时的法国物理学家Alexander-Edmond Becquerel发现了光伏特效应（P h o t o v o l t a i ceffect ）。直到1883 年，第一个硒制太阳能电池才由美国科学家Charles Fritts 所制造出来。在1930年代，硒制电池及氧化铜电池已经被应用在一些对光线敏感的仪器上，例如光度计及照相机的曝光针上。 而现代化的硅制太阳能电池则直到1946 年由一个半导体研究学者Russell Ohl 开发出来。接着在1954年，科学家将硅制太阳能电池的转化效率提高到6% 左右。随后，太阳能电池应用于人造卫星。1973年能源危机之后，人类开始将太阳能电池转向民用。最早应用于计算器和手表等。1974 年，Haynos 等人，利用硅的非等方性（a n i s o t r o p i c）的蚀刻（etching）特性，慢慢的将太阳能电池表面的硅结晶面，蚀刻出许多类似金字塔的特殊几何形状。有效降低太阳光从电池表面反射损失，这使得当时的太阳能电池能源转换效率达到17%。 1976年以后，如何降低太阳能电池成本成为业内关心的重点。1990年以后，电池成本降低使得太阳能电池进入民间发电领域，太阳能电池开始应用于并网发电。 世界太阳能电池发展的主要节点： 1839年法国科学家贝克勒尔发现“光生伏特效应”，即“光伏效应”。 1876年亚当斯等在金属和硒片上发现固态光伏效应。 1883年制成第一个“硒光电池”，用作敏感器件。 1930年肖特基提出Cu2O势垒的“光伏效应”理论。同年，朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳电池”，使太阳能变成电能。 1931年布鲁诺将铜化合物和硒银电极浸入电解液，在阳光下启动了一个电动机。1932年奥杜博特和斯托拉制成第一块“硫化镉”太阳电池。 1941年奥尔在硅上发现光伏效应。 1954年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳电池，效率为6%。同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜太阳电池。 1955年吉尼和罗非斯基进行材料的光电转换效率优化设计。同年，第一个光电航标灯问世。美国RCA研究砷化镓太阳电池。 1957年硅太阳电池效率达8%。 1958年太阳电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫星电源。 1959年第一个多晶硅太阳电池问世，效率达5%。 1960年硅太阳电池首次实现并网运行。 1962年砷化镓太阳电池光电转换效率达13%。 1969年薄膜硫化镉太阳电池效率达8%。 1972年罗非斯基研制出紫光电池，效率达16%。 1972年美国宇航公司背场电池问世。 1973年砷化镓太阳电池效率达15%。
太阳能电池工作原理和应用
太阳能电池的分类简介 （1）硅太阳能电池 硅太阳能电池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。 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%（截止2011，为18%）。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降 低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅 薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代 产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低 廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转 换效率为18%，工业规模生产的转换效率为10%（截 止2011，为17%）。因此，多晶硅薄膜电池不久 将会在太阳能电池市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。
2）多晶体薄膜电池 多晶体薄膜电池硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，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。 砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率 可达28%，GaAs化合物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，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用 GaAs电池的普及。 （3）有机聚合物电池 以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本低等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。 （5）有机薄膜电池 有机薄膜太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。如今量产的太阳能电池里，95%以上是硅基的，而剩下的不到5%也是由其它无机材料制成的 6）染料敏化电池 染料敏化太阳能电池，是将一种色素附着在TiO2粒子上，然后浸泡在一种电解液中。色素受到光的照射，生成自由电子和空穴。自由电子被TiO2吸收，从电极流出进入外电路，再经过用电器，流入电解液，最后回到色素。染料敏化太阳能电池的制造成本很低，这使它具有很强的竞争力。它的能量转换效率为12%左右。 （7）塑料电池 塑料太阳能电池以可循环使用的塑料薄膜为原料，能通过“卷对卷印刷”技术大规模生产，其成本低廉、环保。但塑料太阳能电池尚不成熟，预计在未来5年到10年，基于塑料等有机材料的太阳能电池制造技术将走向成熟并大规模投入使用。 太阳能工作原理 太阳能电池是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。太阳能发电有两种方式，一种是光一热一电转换方式，另一种是光一电直接转换方式。其中，光一电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光一电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种大有前途的新型
太阳能光伏发电原理与应用
第一章绪论 能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式，其中，光电利用（光伏发电）是近些年来发展最快，也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池是光伏发电系统中的关键部分，包括硅系太阳电池（单晶硅、多晶硅、非晶硅电池）和非硅系太阳能电池等。在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封装四个环节。 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。 在各国政府的扶持下，世界太阳能电池产量快速增长，1995-2005年间，全球太阳能电池产量增长了17倍。我们预计，2010年全球太阳能电池的年产量有望较2005年的年产量增长6.3倍，整个行业的销售收入有望增长3.5倍。 我国太阳能资源非常丰富，开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔，可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持，先后出台了一系列法律、政策，有力的支持了产业的发展。
太阳能发电系统的结构和工作原理
太阳能发电系统的结构和工作原理 在理解太阳能发电原理之前，如果您对太阳能还有所疑问的话，建议您先看一下什么是太阳能。 所谓太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件(Solar cells)是利用半导体材 料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电，一些发达国家还可与区域电网并网实现互补。目前从民用的角度，在国外技术研究趋于成熟且初具产业化的是"光伏--建筑(照明)一体化"技术，而国内主要研究生产适用于无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统。 1、太阳能发电原理 太阳能发电系统主要包括：太阳能电池组件(阵列)、控制器、蓄电池、逆变器、用户即照明负载等组成。其中 ，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载为系统终端。 1.1 太阳能电源系统 太阳能电池与蓄电池组成系统的电源单元，因此蓄电池性能直接影响着系统工作特性。 (1) 电池单元： 由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的 电池系统，称为电池组件(阵列)。单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。同于P-N结势垒区存在着较强的内建静电场，因而能在光照下形成电流密度J，短路电流Isc，开路电压Uoc。 若在内建电场的两侧面引出电极并接上负载，理论上讲由P-N结、连接电路和负载形成的回路，就有"光生电流"流过，太阳能电池组件就实现了对负载的功率P输出。 理论研究表明，太阳能电池组件的峰值功率Pk，由当地的太阳平均辐射强度与末端的用电负荷(需电量)决定。(2) 电能储存单元： 太阳能电池产生的直流电先进入蓄电池储存，蓄电池的特性影响着系统的工作效率和特性。蓄电池技术是十 分成熟的，但其容量要受到末端需电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容量由预定的连续无日照时间决定。 1.2 控制器 控制器的主要功能是使太阳能发电系统始终处于发电的最大功率点附近，以获得最高效率。而充电控制通常 采用脉冲宽度调制技术即PWM控制方式，使整个系统始终运行于最大功率点Pm附近区域。放电控制主要是指当电池缺电、系统故障，如电池开路或接反时切断开关。目前日立公司研制出了既能跟踪调控点Pm，又能跟踪太阳移动参数的"向日葵"式控制器，将固定电池组件的效率提高了50%左右。 1.3 DC-AC逆变器 逆变器按激励方式，可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电 。通过全桥电路，一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等，得到与照明负载频率f，额定电压UN等匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。 2、太阳能发电系统的效率 在太阳能发电系统中，系统的总效率ηese由电池组件的PV转换率、控制器效率、蓄电池效率、逆变器效率及 负载的效率等组成。但相对于太阳能电池技术来讲，要比控制器、逆变器及照明负载等其它单元的技术及生产水平要成熟得多，而且目前系统的转换率只有17%左右。因此提高电池组件的转换率，降低单位功率造价是太阳能发电产业化的重点和难点。太阳能电池问世以来，晶体硅作为主角材料保持着统治地位。目前对硅电池转换率的研究，主要围
太阳能光伏发电技术及其发展前景
本文由午夜寒光贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 (s' 『 1 Ⅲ…节能减排 :e l { 1 l o n l na l 一 太阳能光伏发电技术及其发展前景 ●湖北十堰刘道春 1 太阳能光伏发电市场前景广阔 当煤炭 , 油等化石能源频频告急 , 源问题日益成石能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 , 求经济发展的新 , 寻动力 .欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源 . 国际光伏市场巨大潜力的推动下 , 国的太阳能在各电池制造商争相投入巨资 , 大生产 , 争一席之地 . 扩以 美国推出了" 阳能路灯计划 "旨在让美国一部分城太 , 阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电 . 太阳能发电有两种方式 : 种是光一热一电转换方式 , 一种是光一电一另 直接转换方式 . 光一热一电转换方式通过利用太阳辐射 产生的热能发电 .一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气 . 驱动汽轮机发电 .与普通的火力再发电一样 .太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高 , 估计它的投资至少要比普通火电站贵 5 1 — O倍 . 一座 l0 MW 的太阳能热电站需要投资 2 ～ 5亿美元 ,平均O0 02 lW 的投资为 2 0 ～ 5 0美元 .因此 . k 002O 目前只能小规模地市的路灯都改为由太阳能供电 , 据计划 , 盏路灯每年根每 可节电 8 0 Wh 日本也正在实施太阳能 " 0k . 7万套工程计 应用于特殊的场合 . 大规模利用在经济上很不合算 , 而还 不能与普通的火电站或核电站相竞争 .光一电直接转换 划 " 准备普及太阳能住宅发电系统 , 是装设在住宅屋 , 主要 方式是利用光电效应 , 太阳辐射能直接转换成电能 , 将它的基本装置就是太阳能电池 .太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件 ,是一 个半导体光电二极管 .当太阳光照到光电二极管上时 , 光电二极管就会把太阳的光能变成电能 , 生电流 .当多个产电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的 顶上的太阳能电池发电设备, 家庭剩余的电量还可以卖给 电力公司 .欧洲则将研究开发太阳能电池列入著名的" 尤里卡 " 科技计划 , 出了 "O万套工程计划 " 日本 , 国高推 l . 韩以及欧洲地区总共8个国家最近决定携手合作 , 亚洲内在 陆及非洲沙漠地区建设世界上规模最大的太阳能发电站 . 他们的目标是将占全球陆地面积约 l , 4的沙漠地区的长时间日照资源有效地利用起来 ,为 3 0万用户提供 1 0万 0 太阳能电池方阵 .太阳能电池是一种大有前途的新型电源 , 有永久性 , 洁性和灵活性三大优点 . 太阳能电池具清
太阳能电池工作原理与应用
太阳能电池工作原理及应用 摘要：太阳能电池又称为“太阳能芯片”或光电池，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及电流。在物理学上称为太阳能光伏（Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，缩写为PV），简称光伏。 当太阳光照射p-n结时，在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子，相应地便产生了电子——空穴对，并在势垒电场的作用下，电子被驱向rt型区，空穴被驱向P型区，从而使rt区有过剩的 电子，P区有过剩的空穴。于是，就在p-n结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场。关键词：太阳能；光伏发电；半导体；电池 太阳能电池的分类简介 太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池、塑料太阳能电池，其中硅太阳能电池是发展最成熟的，在应用中居主导地位 （1）硅太阳能电池 硅太阳能电池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。 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为%，规模生产时的效率为15%（截止2011，为18%）。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成 本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和 非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低 廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转 换效率为18%，工业规模生产的转换效率为10% （截止2011，为17%）。因此，多晶硅薄膜电池 不久将会在太阳能电池市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换 效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受 制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。
太阳能电池工作原理及应用
太阳能电池工作原理及应用 摘要:太阳能电池又称为“太阳能芯片”或光电池,就是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到,瞬间就可输出电压及电流。在物理学上称为太阳能光伏(Phｏtov ｏltaic,photo光,ｖoltaicｓ伏特,缩写为PＶ),简称光伏。 当太阳光照射ｐ－n结时,在半导体内的电子由于获得了光能而释放电子,相应地便产生了电子——空穴对,并在势垒电场的作用下,电子被驱向rt型区,空穴被驱向P型区,从而使rt区有过剩的 电子,P区有过剩的空穴。于就是,就在p-n结的附近形成了与势垒电场方向相反的光生电场。 关键词:太阳能;光伏发电;半导体;电池 太阳能电池的分类简介 太阳能电池根据所用材料的不同,太阳能电池还可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池、塑料太阳能电池,其中硅太阳能电池就是发展最成熟的,在应用中居主导地位 (１)硅太阳能电池 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池与非晶硅薄膜太阳能电池三种。 单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24、7%,规模生产时的效率为15%(截止2011,为1８%)。在大规模应用与工业生产中仍占据主导地位,但由于单晶硅成本价格高,大幅度降低其 成本很困难,为了节省硅材料,发展了多晶硅薄膜 与非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低 廉,而效率高于非晶硅薄膜电池,其实验室最高转 换效率为１８%,工业规模生产的转换效率为1 ０%(截止20１1,为１７%)。因此,多晶硅薄膜电池 不久将会在太阳能电池市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻,转换 效率较高,便于大规模生产,有极大的潜力。但受制 于其材料引发的光电效率衰退效应,稳定性不高,直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题,那么,非晶硅太阳能电池无疑就是太阳能电池的主要发展产品之一。 2)多晶体薄膜电池
太阳能发电技术
太阳能发电技术 现代节能技术 太阳能发电技术 专业班级自动化0802 姓名林龙飞学 0120811360229 号 太阳能(Solar Energy)，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。 众所周知，在全球能源日渐枯竭的21世纪，作为一种清洁无污染并且可再生的太阳能必将成为新的主要能源之一。我国是太阳能资源十分丰富的国家之一，它具有诸多其他能源无法取代的优点。因此，能否充分利用我国太阳能资源丰富这一巨大优势。充分成熟的掌握太阳能发电及其相关技术无疑具有重大的意义，甚至将决定着21世纪的世界经济走向。 随着经济社会的不断发展和人们生活水平的日益提高，能源的需求量越来越大。目前占主导地位的是化石能源，但由于其使用过程中可产生大量污染且具有不可再生性(因而人们一直在探寻新的清洁能源及可再生能源。其中最引人注目。开展研究工作最多，应用最广的就是太阳能。 目前，太阳能的利用有许多途径，直接的如太阳能热发电、光伏发电、太阳能热水器、太阳能电池等;间接的可以包括风力发电、水力发电、生物能等。特别是近年来，太阳能以其独具的储量“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性，
使许多发达国家都把太阳能等可再生能源从原来的补充能源上升到战略替代能源的地位。在我国，随着建设资源节约、环境友好型社会目标的提出，太阳能等可再生能源利用步伐明显加快，尤其是开发利用太阳能、风能已经成为我国能源战略的重要内容。 太阳能转化为电能有2种主要途径:一种是通过光电装置将太阳光直接转化为电能(即“太阳光发电”，常称为“光伏发电”;另一种是收集太阳辐射能转化为电能。即“太阳热发电”。 下面就太阳能的三种发电形式作简要阐述: 1)、太阳能光伏发电 光伏发电是利用半导体界面的光发生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。 发电系统构成部分及工作原理: 太阳辐射的光子带有能量。当光子照射半导体材料时(光能便转换为电能，这个现象叫“光伏效应”。太阳能光伏发电，是利用光伏效应的原理将照射到太阳能电池上的太阳光转换为电能。发出的直流电采用蓄电池组储存(使用时经逆变器转化为交流电送给用户或电网。太阳能电池是光伏发电的核心部件，能够将光能直接转化为电能，发电时常将太阳能电池组件按一定方式排列成方阵，提高太阳能利用效率。目前应用较广的太阳能电池有单晶硅、多晶硅和非晶硅3种。 光伏发电是利用半导体界面的光发生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电系统主要包括太阳能电池组件(阵列)、蓄电池、控制器、逆变器以及负载(如照明负荷)等。其中，太阳能电池组件和蓄电池为电源系统，控制器和逆变器为控制保护系统，负载即系统的用户终端。 光伏发电的主要原理可表述为:
太阳能发电原理及应用论文
太阳能发电原理及应用 指导老师： 关键词：半导体，蓄电池，光伏充电控制器 摘要：本文介绍了由本人所构想的一种新型干电池，由目前比较成熟的太阳能发电系统所得到灵感经过一定的理论分析和创造所发明的一种新型干电池。主要由太阳能半导体，蓄电池，光伏充电控制器构成。太阳能半导体产生“光生电流”，“光生电流”储存在蓄电池内，需要时通过电路释放出来，而光伏充电控制器则连接在半导体与蓄电池之间可以控制太阳能电池的输出电压, 可以保护电池不被过充, 同时, 也晚上太阳能电池不发电时, 防止蓄电池的电倒流。 正文 引言 我国是电池生产和消费大国，去年电池的产量和消费高达140亿只，占世界总量的1/3。平均每人每年3.5枚。但我国目前的废旧电池的回收情况却令人非常担忧。据有关部门统计，北京市每年消耗2亿只电池，共计6000吨，1999年回收了60吨，回收率仅为1％，2005年的回收率也只有5％，回收量实在是微乎其微。上海市每年小号电池约4.5亿节，但每年回收量约50吨，不足每年耗量的1％，最近，来自上海市环保部门的一份报告显示，含铅最多的铅蓄电池回收率也比较低，150万只报废电瓶四处抛散。所以我就想到了太阳能干电池，太阳能干电池所耗太阳能无限可再生和零排放能源，对当地环境没有影响，可重复使用对于偏于地区手电筒照明，个类儿童玩具，各类家用遥控器。 一方案设计 发电原理：硅原子的外层电子壳层中有4个电子。在太阳辐照时，会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，并同时在原来位置留出一个空穴。电子带负电；空穴带正电。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中搀入能够俘获电子的3价杂质，如：硼，鋁，镓或铟等，就成了空穴型半导体，简称p型半导体。如果在硅晶体中搀入能够释放电子的磷，砷，或锑等5价杂质，就成了电子型半导体，简称n型半导体。 p-n结内建电场：
有机太阳能电池的原理和应用
有机太阳能电池的原理和应用 一、结构和基本原理 目前的有机太阳能电池可以分为三类。 1.1 肖特基型有机太阳能电池 第一个有机光电转化器件是由Kearns 和Calvin在1958 年制备的，其主要材料为镁酞菁（MgPc）染料，染料层夹在两个功函数不同的电极之间。在这种有机半导体器件中，电子在光照下被从HOMO 能级激发到LUMO能级，产生一对电子和空穴。电子被低功函数的电极提取，空穴则被来自高功函数电极的电子填充，由此在光照下形成光电流。理论上，有机半导体膜与两个不同功函数的电极接触时，会形成不同的肖特基势垒。这是光致电荷能定向传递的基础。因而此种结构的电池通常被称为“肖特基型有机太阳能电池”。在这个器件上，他们观测到了200 mV的开路电压，光电转化效率很低。此后二十多年间，有机太阳能电池领域内创新不多，所有报道的器件之结构都类似于1958 年版，只不过是在两个功函数不同的电极之间换用各种有机半导体材料。由于肖特基型有机太阳能电池是单纯由一种纯有机化合物夹在两层金属电极之间制成的，因此效率比较低，现在已经被淘汰。 1.2 双层膜异质结型有机太阳能电池 在肖特基型有机太阳能电池的基础上，1986 年，行业内出现了一个里程碑式的突破。 实现这个突破的是柯达公司的邓青云博士。这个时代的有机太阳能电池所采用的有机材料主要还是具有高可见光吸收效率的有机染料。邓青云的器件之核心结构是由四羧基苝的一种衍生物（又称作PV）和铜酞菁（CuPc）组成的双层膜。这种太阳能电池又叫做p-n 异质结型有机太阳能电池。在双层膜结构中，p-型半导体材料（电子给体（Donor），以下简记为D）和n-型半导体材料（电子受体（Acceptor），以下简记为A）先后成膜附着在正负极上（下图）。D 层或者 A 层受到光的激发生成激子，激子扩散到 D 层和 A 层界面处发生点电荷分离生成载流子，然后电子经A层传输到电极，空穴经D层传输到对应的电极。1992 年，土耳其人Sariciftci 在美国发现，激发态的电子能极快地从有机半导体分子注 入到C60 分子中，而反向的过程却要慢得多。也就是说，在有机半导体材料与C60 的界面上，激子可以以很高的速率实现电荷分离，而且分离之后的电荷不容易在界面上复合。这是由于C60的表面是一个很大的共轭结构，电子在由60个碳原子轨道组成的分子轨道上离域，可以对外来的电子起到稳定作用。因此C60 是一种良好的电子受体材料。1993 年，Sariciftci在此发现的基础上制成PPV/C60 双层膜异质结太阳能电池。PPV通常叫作“聚对苯乙烯撑”，是一种导电聚合物，也是一种典型的P 型有机半导体材料。此后，以C60 为电子受体的双层膜异质结型太阳能电池层出不穷。 1.3 混合异质结型有机太阳能电池 随后，研究人员在此类太阳能电池的基础上又提出了一个重要的概念：混合异质结（Bulk Heterojunction）。混合异质结概念主要针对光电转化过程中激子分离和载流子传输这两方面的限制。双层膜太阳能电池中，虽然两层膜的界面有较大的面积，但激子仍只能在界面区域分离，离界面较远处产生的激子往往还没移动到界面上就复合了。而且有机材料的载流子迁移率通常很低，在界面上分离出来的载流子在向电极运动的过程中大量损失。这两点限制了双层膜电池的光电转化效率。 而所谓“混合异质结”，就是将给体材料和受体材料混合起来，通过共蒸或者旋涂的方法制成一种混合薄膜。其给体和受体在混合膜里形成一个个单一组成的区域，在任何位置产生的激子都可以通过很短的路径到达给体与受体的界面（即结面），电荷分离的效率得到了提高。同时，在界面上形成的正负载流子亦可通过较短的途径到达电极，从而弥补载流子迁移率的不足。2008 年3 月，大阪大学和大阪市立研究所宣布，成功开发出了单元转换效率高
太阳能光伏发电系统原理
太阳能光伏发电系统原理 光伏发电系统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系统装置。 3.1光电效应概述 光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应（Photoelectric effect）。 3.2光生伏打效应概述及应用 3.2.1光生伏打效应 是指物体由于吸收光子而产生电动势的现象，是当物体受光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。3.2.2光生伏打效应应用 光生伏打效应主要是应用在半导体的PN结上，把辐射能转换成电能。大量研究集中在太阳能的转换效率上。理论预期的效率为24％。由于半导体PN结器件在阳光下的光电转换效率最高，所以通常把这类光伏器件称为太阳能电池，也称光电池或太阳电池。 3.3太阳能电池及其太阳能组件 3.3.1太阳能电池的工作原理，太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能
电池的工作原理。 3.3.2太阳能电池的生产流程 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度 350～450μm的高质量硅片上制成的， 这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。如图1 3.3.3 太阳能电池的制造技术 晶体硅太阳能电池的制造工艺流程如图2。提高太阳能电池的转换效率和降低成本是太阳能电池技术发展的主流。 具体的制造工艺技术说明如下： （1）切片：采用多线切割，将硅棒切割成正方形的硅片。
太阳能发电原理)
太阳能发电原理及应用 （一）太阳能电池是如何工作的？ 晶体硅ｎ/ｐ型太阳电池的工作原理：当ｐ型半导体与ｎ型半导体紧密结合连成一块时，在两者的交界面处就形成ｐ－ｎ结。当光电池被太阳光照射时，在ｐ－ｎ结两侧形成了正、负电荷的积累，产生了光生电压，形成了内建电场，这就是“光生伏打效应”。从理论上讲，此时，若在内建电场的两侧面引出电极并接上适当负载，就会形成电流，负载上就会得到功率。太阳能电池组件就是利用半导体材料的电子学特性实现Ｐ－Ｖ转换的固体装置。 （二）太阳能系统基本组成 如上图所示，太阳能发电系统由太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。 （三）各部分的作用为： 太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。效率是选购逆变器时的重要标准之一。效率越高，意味着在将光电组件产生的直流电转换成交流电的过程中产生的电量损耗就越少。可以这样说，逆变器的质量决定了发电系统的效益，它是太阳能发电系统的核心。 （四）太阳能发电系统的设计需要考虑的主要因素： 太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？ 系统的负载功率多大？ 系统的输出电压和频率是多少，直流还是交流？ 系统每天需要工作多少小时？ 如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？ 负载的情况，电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？ 系统图解 系统图解
图解：太阳能发电原理
太阳能发电原理 提到太阳能我们并不陌生,但通常想到的是太阳热能的利用,比如太阳能热水器,而对太阳能发电并不太熟悉。很多人其实还不明白太阳能发电原理，本文主要讲述的是太阳能发电原理,感兴趣的朋友们速速围观。 一、太阳能发电原理 光伏发电就是我们常说的太阳能发电，是根据光生伏特效应原理，利用太阳能光伏电池把太阳辐射能直接转变成电能的发电方式。光子照在P-N结内形成电子——空穴对，电子在内建电场的作用下向电池负极移动，经过外电路达到正极形成电流。它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，太阳能发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，太阳能发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。通常民间所说的太阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电，简称光电。
太阳能电池板结构图 太阳能发电的工作原理图 二、太阳能发电系统构成 太阳能发电系统是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电控制器，逆变器，交流配电柜，
太阳跟踪控制系统等设备组成。其部分设备的作用是： 电池方阵：在有光照的情况下，电池吸收光能，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏特效应”。 蓄电池组：其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。 控制器：是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。 逆变器：是将直流电转换成交流电的设备。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。 三、太阳能发电的优势 太阳能作为一种能源，与煤炭、石油、天然气、核能等矿物燃料相比，具有以下明显的优点: 普遍，可直接开发和利用 无害，无污染，清洁 巨大，每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤 长久，太阳的能量取之不尽，用之不竭 四、太阳能发电的应用类型