仪器信息网APP
选仪器、听讲座、看资讯
立即体验
APP内打开
回版面
1
收藏
1
拍砖
举报
取消
发布
当前位置:
仪器社区
>
基础知识专区
>
物理知识
>
帖子详情
太阳电池的基本结构与种类
yqltsm
2017/11/20
私聊
物理知识
目前,单晶硅太阳电池的输出电压约为0.6V左右,其最大输出的功率和 太阳电池本身的效率与表面积有关。譬如说一个效率16%、6时的太阳电 池,最大输出功率约为2.5W。一个太阳电池输出电压和输出功率对大部分的 电器产品相对偏低,要和一般用电兼容或配合应用,就将多个太阳电池并联和串联起来形成模块(module),其中串联的功用,是为了提高输出电压,而并联的功用,是为了增加输出功率。同样的道理,若需要再提高模块的输出电压或 输出功率,多个模块并联或串联起来就形成数组(array)系统。而一般太阳能应 用系统(system),不仅只有电池、模块、或数组,还可能包括储电装置(storage devices)、功率调 器(power conditioner)、和安装固定结构(mounting structures),这些接口设备,统称为平衡系统(balance of systems)。下面,我们 就简单地介绍太阳电池的基本结构,了解太阳电池工作原理、制造程序,包括半导体材料。
在不同的材料和制造工艺程序下,会产生不同结构的太阳电池。但归纳而言,太阳电池最基本的结构可分为基板、p-n二极管、抗反射层、和金属电极 四个主要部分。基板(substrate)是太阳电池的主体,p-n二极管是光生伏特效应 的来源,抗反射层乃在减少入射光的反射来增强光电流,金属电极则是连接器件和外部负载。
所谓ingot-based的太阳电池是使用芯片(wafer) 当基板,芯片本身就是光生伏特的作用区。因为是用芯片作基板,一般就使用扩散(diffusion)工艺技 术,在p-型芯片上进行n-型扩散,或在n-型芯片上进行p-型扩散,形成p-n二极管。单晶娃和多晶硅太阳电池都是ingot-based,其芯片是由硅ingot切割而 得。工业界使用的太阳电池硅芯片,大都是p型。当然硅芯片的制造,不一定 非由ingot切割不可,也有其它特殊的方式,如ribbon或sheet制造方式。
薄膜太阳电池则可以使用玻璃、塑料、陶瓷、石墨,金属片等不同材料当基板,非晶或多晶薄膜光生伏特器件则沉积在基板上,基板本身并不参与光生 伏特作用。在薄膜太阳电池制造上,可使用各式各样的沉积技术,一层又一层 地把P-型或n-型材料沉积上去。常见的薄膜太阳电池有非晶硅、CUInSe2 (CIS)、CuInGaSe2 (CIGS)、和CdTe薄膜。随着薄膜技术的发展, microcrystalline,甚至nanocrytalline硅薄膜也被研究开发。薄膜太阳电池大优点就是生产成本较低,但其效率和稳定性较差。
III-V族(如GaAs、InP、GaN)太阳电池,则是使用不同的外延(epitaxy) 技术,如 metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD),或 molecular beam epitaxy (MBE)方法,将p-型和n-型晶体直接长在芯片基板上,而基板本身通 常也不参与光生伏特作用。这样的epitaxy方式生长晶体的优点,使得电池结构 多样化,例如:异质结、多结、量子井、量子点、和超晶格等结构。正因如此,III-V族太阳电池通常具有较高的效率,但其生产成本也相对的偏高。
太阳电池的光照面一般都会有抗反射层或texture结构,来减少入射阳光的反射。如果没有的话,入射阳光会有约30%的反射损失,这对太阳电池而言足是相当严重的。晶硅太阳电池一般是使用氮化硅(SiN)来形成抗反射层,它不仅 能有效地减少入射光的反射,而且还有钝化(passivation)的作用,甚至能保 护太阳电池,有防刮伤、防湿气等功能。除了使用抗反射层外,一般单晶硅太 阳能电池,期光照的表面都会先经过texture处理,来更进一步地减少入射阳光 的反射。这个texture处理,会在表面形成大小不等的金字塔(pyramid)结构, 让入射光至少要经过芯片表面的二次反射,因此就大大地降低了入射光经过第 一次反射就折冋的几率。需要注意的是,因texture金字塔的大小约儿个um, 而一般n-型扩散的深度只有0.5um作用,所以二极管实际上是形成于textur金字塔的表面。
手持万用表
http://www.hyxyyq.com
太阳电池需要金属电极一层来连接外部的电路。通常,光入射的表面有二条平行条状金属电极来提供外界连接的焊接处。背表面通常会全部涂上一层所谓的back surface field (BSF)金属层,在光入射的表面,会从条状金属电极,伸展出 一列很细的金属手指(finger)。BSF金属层可以增加载流子的收集,还可回收没 有被吸收的光子。金属finger的设计,除了要能有效地收集载流子,而且要尽 量减少金属线遮蔽入射光的比例,因光照面的金属线通常会遮蔽3〜5%的入射 光。太阳电池金属电极用的材料通常是铝和其它金属的合金,但在薄膜太阳电池中,为了实现一体成型(monolithically)的要求,上层金属电极则会使用透明导电的氧化物 transparent conducting oxide (TCO)。
必须注意的是,有别于一般平板(flat plate)模块的结构,太阳电池还可以 使用额外的聚光器(concentrator)来增加入射光的强度。聚光器可以是一般透 镜,或是特殊结构的Fresne透镜,或者甚至是Fresnel zone plate。聚光器的使 用,可以大幅度地提高系统光照的有效面积。但是,聚光器要求太阳电池的正 射,因此应用上必须配合tracking系统。
分
该帖子已被
版主-hhhmonkey
加5积分,加2经验;加分理由:很好的帖子!
相关话题
1
刚刚通过CNAS玩具物理测试项目,发现原始记录很复杂,不太会呢?
2
PCB双层板如何布线
3
PCB板是怎样做出来的呢?
4
pcb板的布局规则有哪些
5
PCB抄板如何进行
+关注
私聊
yy_0324
第1楼
2017/12/18
通过太阳电池的基本结构与种类的学习,了解了太阳电池。
0
发表回复
近期热榜
迎国庆送壕礼!十月发帖抢大疆云台
【官方邀请】高效液相色谱使用情况有奖调研
喜迎国庆!第十七届原创大赛超级原创日参赛奖励翻倍
丹纳赫四十周年寄语征集领大礼包
热门活动
【售后专场--招聘会】
第三届微课大赛投票进行中ing
猜你喜欢
最新推荐
热门推荐
更多推荐
【原创】计时手段的变迁
2009/05/23
利用能探测到单光子的超高速摄像机,科学家首次捕捉激光在空气中飞行画面
分享
2015/01/30
【原创】铁电磁体、铁电效应
2008/03/20
【求助】请问:“紫铜管拉伸内润滑油如何选用?”
2008/12/22
格陵兰岛上的冰川如果全部融化,海平面要上长升7米。
讨论
2012/06/09
【求助】大理石上的茶叶渍如何清洗?
2011/05/22
美制造迄今最大激光脉冲:500万亿瓦特功率
分享
2012/07/18
【讨论】防冻液是怎么使用的?能够在多少度下不结冰吗?
2010/12/18
分享一些我对于物理进门的经验和思考
第十七届原创
2024/09/26
易碎塑料的问题
已应助
2024/08/12
离子源配置
已应助
2024/07/01
GB/T50082-2009规范进行电通量测定时采用自动设备间隔时间为10分钟记录数据,但是根据7.2.4.2计算式It-在时间t(min)的电流(A),精确到0.001A,请问初始电流0.04117精确到到0.041A等于41mA?
讨论
2024/06/29
碳成为钻石的原理是什么
原创
2024/06/29
米思米直线电机模组:1分钟极速选型,工业高效利器,便捷至上
分享
2024/06/19
工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识
分享
2024/05/08
关于化学势和浓度的关系
求助
2024/04/29
用实力证明 - 技术人员能力好坏“我说行就行”的时代过去了?
第十七届原创
2024/10/02
同一个部门的人进门还让登记,宝宝很生气!
第十七届原创
2024/10/03
要想新员工学的快,培训技巧很重要!
第十七届原创
2024/10/04
【仪器心得】TDU2第二套热脱附使用心得
第十七届原创
2024/10/02
出峰时间和分子离子峰一样,二级质谱图不一样是同种物质吗
已应助
2024/09/28
玻璃器皿的质保期
已应助
2024/09/28
关于CNAS-G001:2024里的条款理解?
已应助
2024/09/30
岛津2014色谱TCD检测标气中的氧气和氮气,氧气不出峰怎么处理
已应助
2024/09/29
二氧化碳浓度校准
求助
2017/11/20
标准物质的吸量——11月加2钻石币
讨论
2017/11/20
分光光度仪使用中都要注意什么
原创
2017/11/20
求助:GB/T 31195-2014 高氯高氨废水 化学需氧量的测定 氯离子校正法
悬赏帖
2017/11/20
实验室有机废液处理——11月加2钻石币
讨论
2017/11/20
你们公司评CMA的资料是自己做还是请咨询公司?
讨论
2017/11/20
【贴贴图图】土鸡
原创
2017/11/20
素食越来越流行,好吃的关键就是撒料
分享
2017/11/20
品牌合作伙伴
丹纳赫苏州基地 打工人的梦想
岛津
日立科学仪器
珀金埃尔默仪器(上海)有限公司(PerkinElmer)
日本电子株式会社
丹纳赫
安捷伦
赛默飞世尔科技
普析通用
欧波同
天美
天瑞仪器
德国耶拿
海能技术
马尔文帕纳科
磐诺科技
上海仪电科仪
梅特勒托利多
聚光科技
莱伯泰科
盛瀚
多宁生物
丹东百特
科哲
卓立汉光
屹尧科技
华谱科仪
宝德仪器
优莱博
HORIBA
布鲁克核磁
举报帖子
执行举报
点赞用户
好友列表
加载中...
正在为您切换请稍后...