【太阳能电池纸】太阳能电池纸的基本原理
摘要:面对常规能源有限和环境破坏严重的双重压力，人类已经成为越来越值得关注的社会和环境问题。近年来，光伏市场发展迅速，取得了可喜的成绩。介绍了太阳能电池的原理和发展，以及各种新型太阳能电池，比较了各种太阳能电池的转换效率和发展前景。关键词:太阳能电池；原则；发展；前景
1.介绍
由于对可再生能源的持续需求，人们致力于开发新能源。太阳在40分钟内照射到地球表面的能量，以目前全球的能源消耗速度，可以使用1年。太阳能的合理利用将是人类解决能源问题的长期发展战略，是最具吸引力的研究热点之一。介绍了太阳能电池的原理和发展，以及各种新型太阳能电池，比较了各种太阳能电池的转换效率和发展前景。
2.太阳能电池1的原理
太阳能电池是能有效吸收太阳辐射能量并将其转化为电能的半导体器件。因为它们利用了各种势垒的光伏效应，所以也被称为光伏电池，其核心是可以释放电子的半导体。最常用的半导体材料是硅。地壳硅丰富，可以说是取之不尽用之不竭。
当太阳光照射到半导体表面时，半导体内部N区和P区原子的价电子被太阳光子激发，通过光辐射获得。
对于超过禁带宽度的能量，例如，分离。
* * *价键的键被从价带激发到导带，
因此，在半导体材料内部产生很多。
非平衡态的电子-空穴对。这
一些电子和空穴被光或自由激发
半导体中的碰撞或复合回到平坦状态。
平衡状态。其中复合过程不向外部呈现。
导电效应，属于太阳能电池的自能
动态损耗部分。较少的光激发载流子
载流子可以移动到pn结区并通过
通过P-N配对牵引少数载流子
使用和漂移到区域的另一侧，外部形成和
与pn结势垒电场方向相反的光生电场。一旦接通外部电路，就可以有电能输出。当许多这样的小型太阳能光伏电池串并联组合成一个光伏电池模块时，在太阳能的作用下会输出足够的电能。
用于制造太阳能电池的半导体材料具有合适的带隙是非常重要的。不同带隙的半导体只能吸收一部分太阳辐射能量产生电子-空穴对。带隙宽度越小，吸收的太阳光谱的可用部分越大。
同时，浪费在太阳光谱峰值附近的能量
越大。可见，只有选择合适带隙宽度的半导体材料，才能更有效地利用太阳光谱。因为直接迁移型半导体的光吸收效率高于间接迁移型半导体的光吸收效率，所以优选直接迁移型半导体。
太阳能光伏发电系统是一种新型发电系统，它利用太阳能电池半导体材料的光伏效应，将太阳辐射能直接转化为电能。有独立运行和并网运行两种模式。独立光伏发电系统需要蓄电池作为储能装置，主要用于没有电网的偏远地区和人口分散地区，整个系统成本很高；在有公共电网的地区，光伏发电系统与电网并网运行，不仅可以大大降低成本，而且发电效率更高，环保性能更好。
光伏电池板组件是一种在阳光照射下收集热量并将光能转化为直流电的发电装置。它由几乎全部由半导体材料(如硅)制成的薄固体光伏电池组成。因为没有运动部件，所以可以长时间运转，没有任何损耗。简单的光伏电池可以为手表和电脑提供能源，而更复杂的光伏系统可以为房屋提供照明，为电网供电。
光伏板模块可以做成不同的形状，模块连接起来可以产生更多的电。近年来，光伏板被用于屋顶和建筑表面，甚至被用作窗户。
天窗或遮光装置的一部分。这些光伏设施通常被称为附在建筑物上的光伏系统。
什么是太阳能光伏技术？
太阳是天然的能源。地球上的每一种生物都有发挥作用的能力，甚至它的生存都要归功于直接或间接来自太阳的能量。
我们的地球距离太阳将近1亿英里。它拦截的辐射能量低得令人难以置信，大约是百万分之三。即使如此少量的能量，
实际上比目前全世界的发电能力还要大10万倍！目前，整个世界，特别是工业化国家，开始感到能源短缺，所以人们开始转向。
太阳能解决能源危机。
太阳能光伏
太阳能每天可以无限供给，数量巨大。如果用于大型发电厂，会减少温室效应。一些能源专家和环保专家认为，太阳能的热影响比不足以满足人类未来的能源需求。一些专家认为，太阳能发电最终将占电力供应的20%。太阳能是一种辐射能，太阳能发电是指——在任何其他机械部件的帮助下，通过半导体器件的电子获得光线中的能量，从而产生电能。由这种半导体制成。它的主要材料是硅，还有一些其他合金。用于制造太阳能电池的高纯度硅需要特殊的提纯处理。太阳能电池只要受到阳光或光的照射，就能把光能转化为电能。
10~20%电。普通的
可以转化为电能，一般覆盖一层薄膜防止光线反射，使太阳能电池板表面呈紫色。其工作原理基于半导体PN。
当被照亮时，物体中的电荷分布发生变化，从而产生电动势和电流的效应。当太阳光或其他光线照射半导体的PN结时，PN结两侧会出现一个电压(称为光伏电压)。这种现象就是著名的光伏效应。如果PN结短路，就会产生电流。
太阳能电池可以安装在不用的空间，如屋顶，没有噪音，使用寿命长，一旦安装后几乎不需要调整。现在，只要在屋顶装上太阳能电池，我们就可以实现家庭用电的自给自足。现在的太阳
可以戴在身上的轻质太阳能电池。目前，太阳能的利用有着巨大的发展空间。
相关技术可能会在短时间内取得突破。许多发达国家已将其视为能源战略的重要组成部分。以晶体为例来描述光伏发电的过程。p型晶体硅可以掺杂磷以获得N型硅，形成
pn结。当光线照射到太阳能电池上时，
太阳能光伏发电系统示例
在表面，一些光子被硅材料吸收；光子能量转移到硅原子上，使电子迁移，变成自由电子聚集在P-N结两侧，形成电势差。当外部电路接通时，在这个电压的作用下，
能量的过程。
自1954以来，太阳能光伏发电取得了很大进展。但是比计算机和光纤通信的发展要慢很多。原因可能是人们对信息的追求特别强烈，常规能源也能满足人类对能源的需求。
1973石油危机和90
20世纪90年代的环境污染极大地促进了太阳能光伏发电的发展。其开发过程简述如下:
1839
，即“光伏效应”。1876 1883做出了第一个“硒光电池”，作为敏感器件。肖特基在1930提出了Cu2O势垒的“光伏效应”理论。同年，兰格首先
并网光伏发电系统设备防雷示意图
有人提出制造具有“光伏效应”的“太阳能电池”，将太阳能转化为电能。1931年布鲁诺
将铜化合物和硒银电极浸入电解液中，并在阳光下启动马达。1932 Audubot和Stora制作了第一件作品”
硫化镉”太阳能电池。1941年1954
只是6%而已。同年，Vekker首次发现砷化镓具有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成第一个薄膜太阳能电池。1955
同年，第一盏光电航标灯问世。美国RCA研究砷化镓太阳能电池。1957硅太阳能电池效率达到8%。
单晶硅太阳能电池
1958年，太阳能电池首次用于太空，配备美国先锋1卫星的电源。1959第一效率达到5%。1960硅太阳能电池首次并网。1962
GaAs太阳能电池的光电转换效率达到65438±03%。1969薄膜硫化镉太阳能电池效率达到8%。1972 16%.1972美国航天公司的背场电池出来了。1973
GaAs太阳能电池的效率达到15%。1974年，COMSAT研究所提出无反射纹理电池，硅太阳能电池效率达到18%。1975的效率是6%~%。1976
多晶硅太阳能电池的年效率达到10%。1978年，美国建成100kWp太阳能地面光伏电站。1980 20%，砷化镓电池22.5%，多晶硅电池14.5%，硫化镉电池9.15%。1983美国造了1MWp。
光伏电站；冶金硅(外延)
电池效率达到了11.8%。1986年，美国建成6.5兆瓦光伏电站。1990“2000个光伏屋顶计划”，每个家庭的屋顶安装3~5kWp的光伏电池。1995高效聚光GaAs太阳能电池效率达到32%。
1997美国提出“规划”，在
2010之前有10万户，每户安装3~5kWp电源，电表反装；没有太阳的时候，电网给家里供电，电表正转着。家庭只需要缴纳“净电费”。
1997新阳光计划提出到2010年产43亿Wp光伏电池。从1997到2010，生产了37亿Wp光伏电池。
1998单晶硅光伏电池效率达到25%。荷兰政府光电转换效率
η%是评价太阳能电池质量的一个重要因素。目前:实验室η ≈ 24%，产业化:η ≈ 15%。单元电池电压
V: 0.4V-0.6V由材料的物理性质决定。
填充系数FF%
评估太阳能电池负载能力的重要因素。FF=(Im×Vm)/(Isc×Voc)其中:isc-短路电流，Voc-开路电压，im-最佳工作电流，Vm-最佳工作电压；
标准光强
AM1.5光强，1000W/m2，t = 25℃；
温度对电池性能的影响
比如在标准条件下，AM1.5的光强，在t=25℃下，测得一块电池板的输出功率为100Wp。如果电池温度上升到45℃，电池板的输出功率将小于100Wp。
5.结论
太阳能光伏发电是利用太阳能的最佳方式。目前，基于硅片技术的第一代太阳能电池向基于半导体薄膜技术的第二代半导体太阳能电池的过渡正在进行中。第一代太阳能电池的转换效率为11%~15%，但成本太高。第二代太阳能电池的成本大大降低，但转换效率只有6%~8%。为了进一步提高效率，开发了基于薄膜技术的第三代太阳能电池，其转换效率将是第一代和第二代太阳能电池的数倍。它的出现将翻开太阳能利用史上新的一页。
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