太阳能电池材料及分类.ppt

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我国太阳能与国外发展状况
未来太阳能电池发展方向
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太阳能电池材料与分类
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材料永远起着决定一代社会科技水平的关键作用,太阳能光伏发电的历史伴随着是太阳能电池材料的选择、开发和结构创新的历史。
开发太阳能电池的两个关键问题是提高转换效率和降低成本。
太阳能电池应选用什么样的材料?
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太阳能电池材料

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尽管太阳辐射的波长范围很宽,-4微米的波段内,占总能量的99%。其中可见光波段约占43%,%,%。,属于蓝色光。
太阳光谱的能量分布曲线:能量为纵坐标、波长为横坐标
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太阳能电池并不能把任何一种光都同样地转换成电。
例如:通常红光转变为电的比例与蓝光转变为电的比例是不同的。由于光的颜色(波长)不同,转变为电的比例也不同,这种特性称为光谱特性。
光谱特性通常用收集效率来表示;所谓收集效率就是用百分数(% )来表示一单位的光(一个光子)入射到太阳能电池上,产生多少电子(和空穴)。
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例如,有的电池在太阳光照射下能确定转换效率,但在荧光灯这样的室内光源下就无法得到有效的光电转换。 就人眼的感觉而言,在室外太阳光下和在室内荧光灯下,其亮度并不觉得差别很大。但其能量的绝对值却相差数百倍。由于各种太阳能电池的光谱特性不同,所以太阳能电池的输出特性随所用的光源的光谱不同而变化较大。
从太阳能电池的应用角度来说,太阳能电池的光谱特性与光源的辐射光谱特性相匹配是非常重要的,这样可以更充分地利用光能和提高太阳能电池的光电转换效率。
不同的太阳能电池与不同的光源的匹配程度是不一样的。
光强和光谱的不同,会引起太阳能电池输出的变动。
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自然界的物质存在按导电性可分为三类:
导体、半导体、绝缘体
对于绝缘体,本身导电很困难,故不适合作为光伏发电的材料
导体:金属
光电效应
物质吸收光子(photon)并激发出自由电子的行为。当金属表面在特定的光辐照作用下,金属会吸收光子并发射电子(electron),发射出来的电子叫做光电子(photoelectron)。由公式所推:
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尽管太阳辐射的波长范围很宽,-4微米的波段内,占总能量的99%。其中可见光波段约占43%,%,%。,属于蓝色光。
太阳光谱的能量分布曲线:能量为纵坐标、波长为横坐标
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对于半导体材料:帶隙比较适合太阳光谱范围的材料
普遍在元素周期表的Ⅳ族、Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族等半导体
容易制成PN结,所以适合作为光伏电池的材料;
导体(金属)材料中的电子移动受到的反作用力大,产生的自由电子少,电子要剥离需要克服表明势能,而金属表面势能较大,光子激发的电子能量小,无法提供剥离的能量,所以不适合作为光伏电池的材料;
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