《太阳能电池机理》课件

《太阳能电池机理》ppt课件•太阳能电池简介•太阳能电池的工作原理•太阳能电池的材料•太阳能电池的制造工艺•太阳能电池的性能参数•太阳能电池的发展趋势与挑战01太阳能电池简介太阳能电池的定义太阳能电池是一种利用太阳能光子能量直接将光能转换为电能的装置，也称为光伏电池定义解释太阳能电池通过吸收太阳光，利用光生伏特效应将光能转换为直流电能，为负载供电太阳能电池的分类晶体硅太阳能电池薄膜太阳能电池利用单晶或多晶硅片作为吸光材料，效率较采用薄膜技术制备，材料用量少，成本低，高，是目前市场上的主流产品但效率相对较低染料敏化太阳能电池化合物半导体太阳能电池利用染料吸收太阳光，再通过电解质传输电利用化合物半导体材料制备，如铜铟镓硒、子，结构简单，但效率较低砷化镓等，效率较高，但成本也较高太阳能电池的应用领域离网电力系统并网发电系统光伏建筑一体化移动能源为偏远地区或无电网地与公共电网相连接，为将太阳能电池集成到建为移动设备、车辆等提区提供电力供应，如农电网提供补充能源，可筑表面或窗户玻璃中，供电力，如太阳能汽车、村、海岛等实现分布式发电实现能源自给自足无人机等02太阳能电池的工作原理光吸收太阳能电池通过光吸收过程将不同波长的光子对应不同的能太阳光转化为电能量，只有当光子的能量大于半导体材料的禁带宽度时，才能实现光吸收光吸收过程中，太阳光子与半光吸收系数是衡量光吸收能力导体的电子相互作用，将电子的参数，其值越大，表示光吸从价带激发到导带，产生电子-收能力越强空穴对能带结构与光生载流子01能带结构是指半导体的电子在不同能级上的分布情况02太阳能电池的能带结构应满足一定的条件，如导带和价带之间的禁带宽度要适中，以保证电子能够顺利地从价带跃迁到导带03光生载流子是指在光吸收过程中产生的电子和空穴04光生载流子的数量与光子的能量和数量有关，其浓度决定了太阳能电池的短路电流载流子的传输与收集收集是指将运动到太阳能载流子的传输是指电子和电池表面的载流子通过外空穴在半导体内部或不同电路将其收集起来，形成半导体之间的运动过程电流A BC D载流子的收集效率与太阳载流子的传输效率决定了能电池表面的材料性质、太阳能电池的开路电压和表面能态密度和金属电极填充因子的性能有关03太阳能电池的材料晶体硅晶体硅是当前太阳能电池市场的主流材料，具有高光电转换效率和长期稳定性晶体硅太阳能电池的制作工艺成熟，成本相对较低，因此在光伏发电领域广泛应用晶体硅太阳能电池的缺点是重量较大，且制造成本仍有降低空间薄膜硅薄膜硅太阳能电池是一种新型薄膜硅太阳能电池具有重量轻、薄膜硅太阳能电池的缺点是光的太阳能电池，通过在轻薄的可弯曲、制造工艺简单等优点，电转换效率相对较低，且稳定衬底上沉积硅薄膜制成适合在移动设备和建筑物上应性有待提高用铜铟镓硒（CIGS）01铜铟镓硒是一种多元合金材料，具有高光电转换效率和良好的耐候性02CIGS太阳能电池的制造工艺较为复杂，但具有较高的生产效率和良好的发展前景03CIGS太阳能电池的缺点是成本较高，且对制程控制要求严格钙钛矿钙钛矿是一种新型的太阳能电池材料，具有高光电转换效率和低制造成本钙钛矿太阳能电池的制造工艺简单，适合大规模生产同时，钙钛矿材料在自然界中丰富，降低了成本钙钛矿太阳能电池的缺点是稳定性较差，需要在高温、高湿度的环境下才能保持性能稳定04太阳能电池的制造工艺材料制备硅材料制备通过化学气相沉积或拉单晶硅棒的方法，制备出高质量的硅材料，作为太阳能电池的主要原料薄膜材料制备利用物理气相沉积或化学气相沉积等方法，在衬底上制备出薄膜材料，如铜、铟、镓、硒等，用于太阳能电池的吸收层薄膜制备蒸镀法通过蒸发金属或化合物，在衬底上形成一层薄膜这种方法可以制备出高纯度、高密度的薄膜溅射法利用高速离子束溅射靶材表面，将原子或分子沉积在衬底上形成薄膜这种方法可以制备出大面积、均匀的薄膜掺杂与激活掺杂向硅材料中掺入磷、硼等杂质元素，改变其导电性能，提高光电转换效率激活通过热处理或激光照射等方法，使掺杂元素在硅材料中充分扩散和激活，形成有效的PN结或PIN结构模块组装电池片组装将多个电池片按照一定的排列方式组装在一起，形成太阳能电池组件组件封装通过玻璃、背板、EVA等材料将组件封装起来，保护内部电池片不受外界环境的影响，提高其稳定性和耐久性05太阳能电池的性能参数开路电压与短路电流总结词开路电压和短路电流是评估太阳能电池性能的重要参数详细描述开路电压是指在开路条件下，太阳能电池输出的最大电压短路电流是指在短路条件下，太阳能电池输出的最大电流这两个参数反映了太阳能电池的发电能力填充因子与转换效率总结词填充因子和转换效率是衡量太阳能电池效率的关键指标详细描述填充因子是指太阳能电池的最大功率点与开路电压和短路电流之间的面积比，反映了太阳能电池的功率损失情况转换效率是指太阳能电池在标准测试条件下，将光能转换为电能的效率，是评估太阳能电池性能的重要指标温度系数与光衰减总结词温度系数和光衰减是影响太阳能电池性能的重要因素详细描述温度系数是指太阳能电池输出功率随温度变化的规律，通常以每摄氏度功率变化的百分数表示光衰减是指太阳能电池在长期使用过程中，由于光照、氧化等原因导致性能下降的现象这两个因素直接影响到太阳能电池的使用寿命和发电效率06太阳能电池的发展趋势与挑战提高转换效率与降低成本研发新型太阳能电池结构通过改进电池结构，提高光吸收效率和载流子收集效率，从而提高转换效率优化材料选用高效能材料，如硅基材料、染料敏化太阳能电池等，提高光电转换效率降低制造成本采用规模化生产、优化工艺流程等方式，降低生产成本，提高性价比新型材料的研发与应用新型太阳能电池材料01如钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池等，具有较高的光电转换效率和较低的成本材料性能优化02通过改进材料的结构、纯度、表面处理等方式，提高材料的光电性能和稳定性材料应用范围拓展03将新型太阳能电池材料应用于建筑、汽车、航空航天等领域，扩大应用范围并网发电与储能技术并网发电技术研究如何将太阳能电池产生的电能并入电网，实1现与大电网的互联互通，提高能源利用效率储能技术研究太阳能电池与储能设备的集成技术，解决电2力波动和电网稳定性问题，提高供电可靠性智能电网技术结合物联网、大数据等技术，实现电网的智能化3管理和调度，提高电网的运行效率和安全性THANKS感谢观看。