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自制太阳能电池板原理和制作(第1页)

来源:未知 编辑:晚一步 时间:2016-10-01

太阳能是人类的最好能源,它取之不尽用之不竭而且可以再生的特征抉择了它必将成为人类最便宜和适用的能源。太阳能电池板是洁净能源,没有任何情形污染。大阳能光电近些年成长很快,是最具活力的研究规模,也是最受瞩目标项目之一。  

制作太阳能电池板的要领首要是以半导体原料为基本,其事变道理是操作光电原料接收光能后产生光电于转换回响,按照所用原料的差异,可分为:硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池,本日首要给各人讲硅基太阳能电池板。

自制太阳能电池板原理和制作(第1页)

一、硅太阳能电池板

1.硅太阳能电池事变道理与布局图太阳能电池发电的道理首要是半导体的光电效应,一样平常的半导体首要布局如下:

自制太阳能电池板原理和制作(第1页)

  图中,正电荷暗示硅原子,负电荷暗示环绕在硅原子旁边的四个电子。当硅晶体中掺入其他的杂质,如硼、磷等,当掺入硼时,硅晶体中就会存在着一个空穴,它的形成可以参照下图:

自制太阳能电池板原理和制作(第1页)

  图中,正电荷暗示硅原子,负电荷暗示环绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的暗示掺入的硼原子,由于硼原子周围只有3个电子,以是就会发生入图所示的蓝色的空穴,这个空穴由于没有电子而变得很不不变,轻易接收电子而中和,形成P(positive)型半导体。同样,掺入磷原子往后,由于磷原子有五个电子,以是就会有一个电子变得很是活泼,形成N(negative)型半导体。黄色的为磷原子核,赤色的为多余的电子。如下图。 

自制太阳能电池板原理和制作(第1页)

P型半导体中含有较多的空穴,而N型半导体中含有较多的电子,这样,当P型和N型半导体团结在一路时,就会在打仗面形成电势差,这就是PN结。 

自制太阳能电池板原理和制作(第1页)

         当P型和N型半导体团结在一路时,在两种半导体的接壤面地区里会形成一个非凡的薄层),界面的P型一侧带负电,N型一侧带正电。这是因为P型半导体多空穴,N型半导体多自由电子,呈现了浓度差。N区的电子会扩散到P区,P区的空穴会扩散到N区,一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”,从而阻止扩散举办。到达均衡后,就形成了这样一个非凡的薄层形成电势差,这就是PN结。

        当晶片受光后,PN结中,N型半导体的空穴往P型区移动,而P型区中的电子往N型区移动,从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差,这就形成了电源。(如下图所示)

自制太阳能电池板原理和制作(第1页)

自制太阳能电池板原理和制作(第1页)

         因为半导体不是电的良导体,电子在通过p-n结后假如在半导体中活动,电阻很是大,消费也就很是大。但假如在上层所有涂上金属,阳光就不能通过,电流就不能发生,因此一样平常用金属网格包围p-n结(如图 梳状电极),以增插手射光的面积。         其它硅外貌很是灼烁,会反射掉大量的太阳光,不能被电池操作。为此,科学家们给它涂上了一层反射系数很是小的掩护膜(如图),现实家产出产根基都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜,厚度在1000埃阁下。将反射丧失减小到5%乃至更小。一个电池所能提供的电流和电压事实有限,于是人们又将许多电池(凡是是36个)并联或串联起来行使,形成太阳能光电板。         2.硅太阳能电池的出产流程凡是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。

自制太阳能电池板原理和制作(第1页)

上述要领现实耗损的硅原料更多。为了节减原料,今朝制备多晶硅薄膜电池多回收化学气相沉积法,包罗低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子加强化学气相沉积(PECVD)工艺。另外,液相外延法(LPPE)和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 

;     化学气相沉积首要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为回响气体,在必然的掩护空气下回响天生硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底原料一样平常选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发明,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,而且轻易在晶粒间形成旷地。办理这一题目步伐是先用 LPCVD在 衬底上沉积一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,获得较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技能无疑是很重要的一个环 节,今朝回收的技能首要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除回收了再结晶工艺外,其它回收了险些全部制备单晶硅太阳能电池的技能,这样制得的 太阳能电池转换服从明明进步。

 现阶段以光电效应事变的薄膜式太阳能电池为主流,而以光化学效应事变的湿式太阳能电池则还处于抽芽阶段。 

  环球太阳能电池财富近况 

  据Dataquest的统计资料表现,今朝全天下共有136 个国度投入遍及应用太阳能电池的高潮中,个中有95 个国度正在大局限地举办太阳能电池的研制开拓,起劲出产各类相干的节能新产物。1998年,全天下出产的太阳能电池,其总的发电量达1000兆瓦,1999年达 2850兆瓦。2000年,环球有快要4600 家厂商向市场提供光电池和以光电池为电源的产物。 

  今朝,很多国度正在制订中恒久太阳能开拓打算,筹备在21世纪大局限开拓太阳能,美国能源部推出的是国度光伏打算, 日本推出的是阳光打算。NREL光伏打算是美国国度光伏打算的一项重要的内容,该打算在单晶硅和高级器件、薄膜光伏技能、PVMaT、光伏组件以及体系机能和工程、 光伏应用和市场开拓等5个规模开展研究事变。 

  美国还推出了"太阳能路灯打算",旨在让美国一部门都市的路灯都改为由太阳能供电,按照打算,每盏路灯每年可节电 800 度。日本也正在实验太阳能"7万套工程打算", 日本筹备遍及的太阳能住宅发电体系,首要是装设在住宅屋顶上的太阳能电池发电装备,家庭用剩余的电量还可以卖给电力公司。一个尺度家庭可安装一部发电3000瓦的体系。欧洲则将研究开拓太阳能电池列入闻名的"尤里卡"高科技打算,推出了"10万套工程打算"。 这些以遍及应用光电池为首要内容的"太阳能工程"打算是今朝敦促太阳能光电池财富大成长的重要动力之一。 

  日本、韩国以及欧洲地域总共8个国度最近抉择联袂相助,在亚洲本地及非洲戈壁地域建树天下上局限最大的太阳能发电站,他们的方针是将占环球陆地面积约1/4的戈壁地域的长时刻日照资源有用地操作起来,为30万用户提供100万千瓦的电能。打算将从2001年开始,花4年时刻完成。 

  今朝,美国和日本活着界光伏市场上占据最大的市场份额。 美国拥有天下上最大的光伏发电厂,其功率为7MW,日本也建成了发电功率达1MW的光伏发电厂。全天下总共有23万座光伏发电装备,以色列、澳大利亚、新西兰居于领先职位。 

  20世纪90年月以来,环球太阳能电池行业以每年15%的增幅一连不绝地成长。据Dataquest宣布的最新统计和猜测陈诉表现,美国、日本和欧美家产发家国度在研究开拓太阳能方面的总投资, 1998年达570亿美元;1999年646亿美元;2000年700亿美元;2001年将达820亿美元;2002年有望打破1000亿美元。 

  我国太阳能电池财富近况 

  我国对太阳能电池的研究开拓事变高度重视,早在七五时代,非晶硅半导体的研究事变已经列入国度重大课题;八五和九五时代,我国把研究开拓的重点放在大面积太阳能电池等方面。2003年10月,国度发改委、科技部拟定出将来5年太阳能资源开拓打算,发改委&qu

ot;光亮工程"将筹资100亿元用于推进太阳能发电技能的应用,打算到2005年世界太阳能发电体系总装机容量到达300兆瓦。 

 
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