太阳能板原理_范文大全

太阳能板原理

【范文精选】太阳能板原理

【范文大全】太阳能板原理

【专家解析】太阳能板原理

【优秀范文】太阳能板原理

范文一:太阳能电池板原理 投稿:夏窆窇

太阳能电池板原理

太阳能电池发电原理: 太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。 当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。 晶体硅太阳能电池的制作过程: “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维。

20世纪末,我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用,晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。

太阳能电池的应用: 上世纪60年代,科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电,上世纪末,在人类不断自我反省的过程中,对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切,不仅在空间应用,在众多领域中也大显身手。如:太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵(饮水或灌溉)、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。

太阳能电池板原理

太阳能电池主要由硅、砷化镓、硒铟铜等材料制成,它们地发电原理基本相同。以晶体硅为例,当太阳照射到硅地表面时,一部分光子地能量会被硅原子吸收,使原子内地电子发生跃迁,从而在材料内部形成一定地电位差,这样光能就转化为电能储存了起来。当太阳能电池接通电路时,电压就可以产生电流流过外部电路了

一、硅太阳能电池

1.硅太阳能电池工作原理与结构

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应,一般的半导体主要结构如下:

图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围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:

正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生入图所示的蓝色的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不稳定,容易吸收电子而中和,形成Ppositive)型半导体。

同样,掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成N(negative)型半导体。黄色的为磷原子核,红色的为多余的电子。

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型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就是PN结。

当P型和N型半导体结合在一起时,在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层),界面的P型一侧带负电,N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴,N型半导体多自由电子,出现了浓度差。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”,从而阻止扩散进行。达到平衡后,就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差,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。

于半导体不是电的良导体,电子在通过p-n结后如果在半导体中流动,电阻非常大,损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属,阳光就不能通过,电流就不能产生,因此一般用金属网格覆盖p-n结,以增加入射光的面积。

另外硅表面非常光亮,会反射掉大量的太阳光,不能被电池利用。为此,科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜(如图),实际工业生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜,厚度在1000埃左右。将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限,于是人们又将很多电池(通常是36个)并联或串联起来使用,形成太阳能光电板。

2.硅太阳能电池的生产流程

通常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。

上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相

沉积(PECVD)工艺。此外,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。

化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 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,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环 节,目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术,这样制得的 太阳能电池转换效率明显提高。

范文二:太阳能电池板原理 投稿:贺勁勂

太阳能电池板原理

太阳能电池主要由硅、砷化镓、硒铟铜等材料制成,它们地发电原理基本相同。以晶体硅为例,当太阳照射到硅地表面时,一部分光子地能量会被硅原子吸收,使原子内地电子发生跃迁,从而在材料内部形成一定地电位差,这样光能就转化为电能储存了起来。当太阳能电池接通电路时,电压就可以产生电流流过外部电路了

一、硅太阳能电池

1.硅太阳能电池工作原理与结构

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应,一般的半导体主要结构如下: 正电荷表示硅原子,负电荷表示围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,它的形成可以电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生入图所示的蓝色的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不稳定,容易吸收电子而中和,形成Ppositive)型半导体。

同样,掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成N(negative)型半导体。黄色的为磷原子核,红色的为多余的电子。

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型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就是PN结。

当P型和N型半导体结合在一起时,在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层),界面的P型一侧带负电,N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴,N型半导体多自由电子,出现了浓度差。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”,从而阻止扩散进行。达到平衡后,就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差,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。

于半导体不是电的良导体,电子在通过p-n结后如果在半导体中流动,电阻非常大,损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属,阳光就不能通过,电流就不能产生,因此一般用金属网格覆盖p-n结,以增加入射光的面积。

另外硅表面非常光亮,会反射掉大量的太阳光,不能被电池利用。为此,科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜(如图),实际工业生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜,厚度在1000埃左右。将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限,于是人们又将很多电池(通常是36个)并联或串联起来使用,形成太阳能光电板。

2.硅太阳能电池的生产流程

通常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。

上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,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。

化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 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,得到较大的晶

粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环 节,目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术,这样制得的 太阳能电池转换效率明显提高。

范文三:太阳能电池板原理1 投稿:钟懝懞

太阳能电池板原理

这学期选了今日物理这门课,现在我就太阳能电池板的原理谈谈我自己的看法。

太阳能电池发电原理:

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。 当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。 晶体硅太阳能电池的制作过程: “硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。 太阳能电池的应用:

上世纪60年代,科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电,上世纪末,在人类不断自我反省的过程中,对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切,不仅在空间应用,在众多领域中也大显身手。如:太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵(饮水或灌溉)、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中

路标、高速公路路标等。

太阳能电池板原理:

太阳能电池主要由硅、砷化镓、硒铟铜等材料制成,它们地发电原理基本相同。以晶体硅为例,当太阳照射到硅地表面时,一部分光子地能量会被硅原子吸收,使原子内地电子发生跃迁,从而在材料内部形成一定地电位差,这样光能就转化为电能储存了起来。当太阳能电池接通电路时,电压就可以产生电流流过外部电路了

一、硅太阳能电池

1.硅太阳能电池工作原理与结构

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应,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,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生入图所示的蓝色的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不稳定,容易吸收电子而中和,形成Ppositive)型半导体。

同样,掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成N(negative)型半导体。黄色的为磷原子核,红色的为多余的电子。

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型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就是PN结。

当P型和N型半导体结合在一起时,在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层),界面的P型一侧带负电,N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴,N型半导体多自由电子,出现了浓度差。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”,从而阻止扩散进行。达到平衡后,就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差,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。

于半导体不是电的良导体,电子在通过p-n结后如果在半导体中流动,电阻非常大,损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属,阳光就不能通过,电流就不能产生,因此一般用金属网格覆盖p-n结,以增加入射光的面积。

另外硅表面非常光亮,会反射掉大量的太阳光,不能被电池利用。为此,科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜(如图),实际工业生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜,厚度在1000埃左右。将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限,于是人们又将很多电池(通常是36个)并联

或串联起来使用,形成太阳能光电板。

2.硅太阳能电池的生产流程

通常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。

上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,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。

化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 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,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环 节,目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工

艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术,这样制得的 太阳能电池转换效率明显提高。

范文四:太阳能板的工作原理 投稿:戴芷芸

太阳能板的工作原理

太阳能电池发电原理:

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。

当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。

晶体硅太阳能电池的制作过程:

“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维。20世纪末,我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用,晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。

范文五:太阳能板的工作原理 投稿:萧鏈鏉

太阳能板的工作原理

太阳能电池发电原理:

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。

当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。

晶体硅太阳能电池的制作过程:

“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了一切,甚至人类的思维。20世纪末,我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用,晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤:a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。

太阳能电池的应用:

上世纪60年代,科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电,上世纪末,在人类不断自我反省的过程中,对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切,不仅在空间应用,在众多领域中也大显身手。如:太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵(饮水或灌溉)、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。

范文六:本专题是利用太阳能板和boost原理制 投稿:梁粱粲

國立虎尾科技大學電機系專題精簡報告

執行期限:96年09月01日至97年11月25日 指導老師:劉煥彩 老師

專題參與人員:許泰維 吳思頤 陳仕弦 吳達中 班級:四電四甲

一、摘要

目前,全球都在推廣節能減碳,由於環保與能源意識,已都在積極開發石油、天然氣以外的替代能源,本專題擬研究電動自行車,來滿足環保及綠色能源使用的需求,本實驗計畫製作充電器使用太陽能當作能源來對電動自行車的鋰電池進行充電作用。未來,在石油、天然氣能源逐漸減少下,電動車輛將會逐漸取代,成為以後的主流,其市場規模相當龐大。鋰電池具有重量輕、高能量密度及高循環性能。本專題是利用太陽能板和boost原理製作一個充電電路,提供穩定的電壓,對鋰電池充電。

關鍵詞:,太陽能、Boost、鋰電池

二、前言

近年來,環保意識的抬頭,推廣節能減碳的生活,電動車輛的電能轉換裝置報告相繼被提出。而將太陽能充電器應用於電動自行車上,它不僅不會有排氣污染,而且可以解決石油和天然氣的儲存量減少的問題,全球有不少人投入研究,此系統是以太陽能為供電來源,但受限於太陽能電壓不夠大,所以需要利用boost電路來進行升壓動作進行對鋰電池充電動作。

三、介紹

(一)太陽能板的比較

目前太陽能板普遍採用矽基材的太陽

1

題目:太陽能電動自行車充電器開發製作

能板,由於重量重、不利於攜帶,所以現正在發展薄膜太陽能板及有機太陽能板的技術,將可減輕太陽能板的重量,並且具有軟的特性,可以捲曲起來攜帶,表(一) 為軟性太陽能板與傳統太陽能板的特性比較。目前軟性太陽能板中有機太陽能板的轉換效率約只有6%;薄膜太陽能板可達7∼13%;然而傳統之矽基材太陽能板則可達到24%。有機太陽能板採用的是低成本的有機材料;薄膜太陽能板所需的薄膜矽材料,可以於太陽能板工廠中自製,無需受到上游矽晶圓之限制,另亦有採用銅銦硒(CIS)、銅銦鎵硒(CIGS)、鎘碲(CdTe)等薄膜材料進行研發薄膜太陽能板;而矽基材太陽能板則需要上游矽晶圓的供應才能製作出傳統的太陽能板。

表(一)軟性太陽能板與傳統太陽能板的特性比較

(二)鋰電池

基本構造

鋰電池是一種將化學轉換成電能的裝置,因具有可攜性、可視需要組合、高能量密度以及無排放噪音與廢氣的優點,所以在許多的領域受到普遍的應用,從微小的手錶電池到汽車電池都使用鋰電池。 基本構成鋰電池的四個主要部份為:電極(正極與負極)、電解液、隔離膜及罐體。 特性

 高能量密度  平穩的放電特性  允許高放電電流 

快速充電

 循環使用壽命長

 極低的自放電 

安全性 保護安全機制

第ㄧ道:電子電路設計(Electronic Design)

利用電子電路方式,設計在電池模組賞上,針對每顆電池進行電壓、電流、及溫度監測;當電池在充放電時,電壓、電流、溫度有異常現象時,可經由電子電路設計切斷電池電路。

第二道:單電池機構設計(Mechanic Design)

藉由機械機構設計,使單電池內部出現過電流或溫度過高,電池會在正負極連接過程中形成斷路,來達到保護目的。

第三道:電池內部材料設計(Metetial Design)

採用較高安全性材料,提升電池安全。

2

(三) 升壓電路

直流升壓就是將電池提供的較低的直流電壓,提升到需要的電壓值,其基本的工作過程都是:高頻振盪產生低壓脈衝——脈衝變壓器升壓到預定電壓值——脈衝整流獲得高壓直流電,因此直流升壓電路屬於DC/DC電路的一種類型。

在使用電池供電的便攜設備中,都是通過直流升壓電路獲得電路中所需要的高電壓,這些設備包括:手機、傳呼機等無線通訊設備、照相機中的閃光燈、便攜式視頻顯示裝置、電蚊拍等電擊設備等等

圖(一)

圖(二)

圖(三)

當Q1導通時,VL=Vi Q1截止時,VL=Vi-Vo

ViDTs(ViVo)(1D)Ts0 Vo1

Vi1D

圖(四)電感的穩壓電壓和電流波型

圖(五

)

圖(六

)

圖(七

)

圖(八)

ViD1TS(ViVo)D2TS0D3TS0

VoD1D2

ViD2

圖(九) 電感的穩壓電壓和電流波型

電路板(如圖十)之各元件解說

圖(十)

1:主電源輸入端V1。

2:電容器,50V,220uF。對於輸入電壓有濾波、穩壓之功能。 3:電感,22uH。

4:MOSFET,採用IRF640N。功率為150W,VGS為20V 。

5:二極體。

6:電容器,50V,1000uF。對輸出電壓有濾波、穩壓之功能。

7:電阻器,為限制電壓迴授之分壓電阻。8:輸出端Vo。

9:水泥電阻,10W,1,四個並聯為0.25,為限制電流迴授。

10:可調電阻器,為限制電壓迴授之分壓電阻。

11:PWM IC 3842 之電源輸入端V3。 12:電阻器,22。 13:PWM IC 3842。

14:陶瓷電容器,0.1nF。保護電壓迴授。15:陶瓷電容器。

16:電阻器,100K。保護電壓迴授。 17:電阻器,1K。保護電流迴授。 18:陶瓷電容器,100pF。 19:陶瓷電容器,4.7nF。

20:可調電阻器,為調整工作頻率之功能。

3

四、製作與成果

PWM IC

這次要介紹的IC是UC384X的電源供應器IC,18開頭為軍規,28開頭為工業規格,38開頭為商用規格,此顆可以說是歷史悠久了,但是它卻是很多顆IC的始祖,以下是它的內部方塊圖(如圖十一),在VCC端內建一顆稽納二極體,所以可以將VCC電壓限制住,其中的UVLO為Under Voltage Lock Out的縮寫,也就是IC電壓高於設定值時,IC才會開始動作,電壓低於另一個設定值時,IC會停止運作,3842、3844的電壓為10V~16V,3843、3845為

7.9V~8.5V,其中3842與3844適合做PowerSupply,而3843與3845適合做DC To DC轉換器,3842與3843最大Duty可能達96%,一旦給Flyback等轉換器使用時,必須做斜率補償,而3844與3845最大可能只有48%,所以是3844在PowerSupply裡較常被使用的原因,而回授電壓腳是與內部2.5V參考電壓做誤差放大,經由兩顆二極體再除以3到達電流比較器OP,最大限

下圖是IC Shutdown的兩種接線方式,左邊(如圖十二)該張的方式是Shutdown訊號觸發SCR導通,造成PNP電晶體導通,HI電位直接落於電流感測腳,讓ICㄧ直認為電流已達設定值而關掉MOS,右邊(如圖十三)的方式是直接將差值放大腳直接地,也就是設定值為零,所以在MOSㄧ導通,讓IC認為輸出電流已達設定值而關掉MOS。

圖(十二) 圖(十三)

電流感測的方式是在線路上串上ㄧ顆電阻(如圖十四),抓取電阻上的電壓做為電流偵測,而外加的RC濾波器,是當MOS導通瞬間,防止因二極體短路產生的尖波電流,而造成IC的誤關閉。

制在1V,在COM腳和回授腳可做電路的頻率補償,輸出為圖騰柱輸出,適合驅動MOS開關,開關的ON與OFF受到UVLO的控制,當UVLO正常時,開關的ON則是由Clock,

在ㄧ定時間送出Pluse來導通,在Pluse

圖(十四)

送出後為Low時才會驅動MOS導通,當電

以下電路(如圖十五)是將電流模式的

流感測腳達到電流設定值時,則MOS會被

IC,做成PWM控制的IC,PWM的三角波訊

關掉,電流設定值的大小是由電壓回授電

號,是由RT與CT經由射極隨耦器產生的,

路經由誤差放大得到的,所以為電流模式

不直接拉的原因是怕影響到RC電路的震盪

的IC,外拉的5V參考電源,主要是作為

頻率。

RC充放電時的電源。

圖(十一)

4

圖(十五)

以下是應用電路(如圖十六),市電經由橋式整流與電容濾波成直流電,4.7歐姆電阻是防止220uF電容在通電瞬間,因為未

儲存電荷,限制突波電流值,目前常見是使用NTC的熱敏電阻,一開始電經由56K電阻對10uF電容充電,到達UVLO時,10uF電容對IC放電,此時IC的動作,造成FlyBack的輔助線圈有電對10uF電容充電,使得IC能繼續活著,回授方式是主線圈回授,利用輔助線圈的電壓大小來控制,當然也可以經由光耦合器從二次側拉回授,當電壓太低時,內部誤差放大差值增加,所以在MOS導通時,FlyBack線圈電流必須長的更高MOS才會關閉,所以傳送的能量增加,使得電壓上升,反之下降,在最後都會穩定在設定值,0.01uF電容與4.7K電阻和二極體,是變壓器的緩振電路,而820PF與2.5K為MOS的緩震電路,此類緩振電路稱為RDC緩振電路,主要的功用是降低主要元件的應力,新型的Power Supply已使用快速二極體(如UF3007)與暫態電壓吸收器(如P6KE400A)來取代它,這種新做法在輕載時較前者能減少待機損耗。

圖(十七)

檢測流程

先對PWM IC 3842 輸入16V,接上示波器測量波形,調整可變電阻R5

,使工作頻率為50K Hz,測量其電壓值為17伏特。(如圖十八)。

圖(十六)

電路圖(如圖十七)

圖(十八)

接著,於主電源V1輸入12V,36W,經PWM IC 3842驅動MOSFET後,使IC 震盪,此時可量得輸出電壓Vo為29.8V。(如圖十九)。

5

[2] D.W. Hart 編著,Power Electronics,東華書局 出版。

[3] 江炫樟 翻譯,電力電子學,民國93年第三版,全華書局 出版。

[4] 吳宇平 編著,鋰離子電池,民國93年第一版,北京化學工業 出版。

圖(十九)

若於輸出端加上負載3K,可得波形(如圖二十)。

圖(二十)

五、結果與討論

目前所使用的PWM IC 3842為16伏特,由於太陽能板的輸入電壓約為12伏特,故需將PWM IC 3842改用PWM IC 3845,屆時,太陽能板將可同時供應主電源及IC的驅動電壓。未來如果將此太陽能板及此升壓電路模組化應用在電動自行車上以達成節約能源的理念。在不久的將來石油將逐漸減少,電動自行車輛將會慢慢替代內燃機車輛。

六、參考文獻

[1] 江柏風,鄒福生 編著,許「軟性能源」一個未來,工研院電子報,2007年11月

6

7

范文七:平板太阳能安装与工作原理 投稿:何芉芊

平板太阳能安装与工作原理

随着科学技术的不断进步,人们对能源的利用越来越多元化,除了传统的电能之外,太阳能、风能、地热能、潮汐能等一些新能源也被逐渐开发运用。在这些新能源,太阳能是我们接触最多的,我们平时用的太阳能热水器利用的就是太阳能。那么,太阳能热水器是怎样利用太阳能的,以下,我们将以目前最为先进的平板式太阳能为例,为您介绍太阳能的工作原理和安装应用。

太阳能热水器的工作原理

集热器吸收热能,并将热能传导至集热器中的热交换介质中。随着导热介质温度的升高,在泵的循环作用下,受热的液体在集热器中加热后,进入储水罐的热交换器之中。在此,热能被转移水中,导热介质逐渐冷却。冷却后的液体又被推回至集热器中。冷却后的溶液在集热板中再一次被加热而循环到热交换器之中,将热能传给储水罐中的水。这一过程不断重复直至储水罐中所有的水都被加热。

太阳能热水器系统还可以实现同其他能源的综合互补利用。如果阳光不足,当太阳能出水当温度达不到设定55℃时,通过链接温度传感器和管道电动三通阀,切换出水到燃气锅炉再加热出水。;如果阳光很充足,太阳能出水当温度达到设定55℃时,通过连接温度传感器和管道电动三通阀,直接切换出水到生活热水,燃气壁挂炉不工作。

太阳能热水器的实际安装运用

太阳能热水器装在屋顶上或屋外,不会占用任何室内空间,并且太阳能是免费的,不需要使用煤、电、天然气等资源,因此,目前太阳能热水器在家庭中有着广泛的安装运用。

除了平板式太阳能,目前,市场上使用较多的还有玻璃真空管太阳能热水器。二者虽然都利用的是太阳能资源,但是由于设计思路不同,其工作原理也有很大的差别,整体来看,平板太阳能的热效率更高、防冻性能更好,使用寿命也更长,是未来家庭太阳能热水器的主流趋势。

范文八:太阳能电池板原理和制作 投稿:毛埗埘

太阳能电池板原理和制作(第1页)

太阳能是人类的最好能源,它取之不尽用之不竭并且可以再生的特性决定了它必将成为人类最廉价和实用的能源。太阳能电池板是清洁能源,没有任何环境污染。大阳能光电近些年发展很快,是最具活力的研究

领域,也是最受瞩目的项目之一。

制作太阳能电池板的方法主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应,根据所用材料的不同,可分为:硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池,今天主要给大家讲硅基太

阳能电池板。

一、硅太阳能电池板

1.硅太阳能电池工作原理与结构图

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应,一般的半导体主要结构如下:

图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个。

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:

图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生入图所示的蓝色的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不

稳定,容易吸收电子而中和,形成P(positive)型半导体。

同样,掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成N(negative)

型半导体。黄色的为磷原子核,红色的为多余的电子。如下图。

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型半导体结合在一起

时,就会在接触面形成电势差,这就是PN结。

当P型和N型半导体结合在一起时,在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层),界面的P型一侧带负电,N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴,N型半导体多自由电子,出现了浓度差。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”,

从而阻止扩散进行。达到平衡后,就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差,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)

由于半导体不是电的良导体,电子在通过p-n结后如果在半导体中流动,电阻非常大,损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属,阳光就不能通过,电流就不能产生,因此一般用金属网格覆盖p-n

结(如图 梳状电极),以增加入射光的面积。

另外硅表面非常光亮,会反射掉大量的太阳光,不能被电池利用。为此,科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜(如图),实际工业生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜,厚度在1000埃左右。将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限,于是人们又将很多

电池(通常是36个)并联或串联起来使用,形成太阳能光电板。

2.硅太阳能电池的生产流程

通常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。

上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,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。

备 >

发表评论订阅装备更新收藏到会员收藏夹收藏到网摘返回装备列表

其中8条生产线是从国外引进的,在这8条生产线当中,有6条单晶硅太阳能电池生产线,2条非晶硅太阳能电池生产线。据专家预测,目前我国光伏市场需求量为每年5MW,2001~2010年,年需求量将达10MW,

从2011年开始,我国光伏市场年需求量将大于20MW。

目前国内太阳能硅生产企业主要有洛阳单晶硅厂、河北宁晋单晶硅基地和四川峨眉半导体材料厂等厂商,其中河北宁晋单晶硅基地是世界最大的太阳能单晶硅生产基地,占世界太阳能单晶硅市场份额的25%

左右。

在太阳能电池材料下游市场,目前国内生产太阳能电池的企业主要有无锡尚德、南京中电、保定英利、河北晶澳、林洋新能源、苏州阿特斯、常州天合、云南天达光伏科技、宁波太阳能电源、京瓷(天津)太

阳能等公司,总计年产能在800MW以上。

2009年,国务院根据工信提供的报告指出多晶硅产能过剩,实际业界人并不认可,科技部已经表态,

多晶硅产能并不过剩[1]。

太阳能电池及太阳能发电前景简析

目前,太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、 通信、家用电器以及公用设施等部门,尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用,以节省造价很贵的输电线路。但是在目前阶段,它的成本还很高,发出1kW电需要投资上万美元,因此大规模使用仍然受到经济上的限制。

但是,从长远来看,随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明,各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求,太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法,可为人类未

来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。

范文九:太阳能电池板及其工作原理 投稿:余菋菌

太阳能电池板及其工作原理

性能及特点:

太阳能电池分为单晶硅太阳电池(坚固耐用,使用寿命一般可达20年。光电转换效率为15%。)多晶硅太阳电池(其光电转换效率约14.5%,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低非晶硅太阳电池。)非晶硅太阳能电池(其光电转换率为10%,成本低,重量轻,应用方便。)

太阳能发电原理:

太阳能不象煤和石油一样用交通工具进行运输,而是应用光学原理,通过光的反射和折射进行直接传输,或者将太阳能转换成其它形式的能量进行间接传输。 直接传输适用于较短距离。基本上有三种方法: 基本上有三种方法:通过反射镜及其它光学元件组合,改变阳光的传播方向,达到用能地点;通过光导纤维,可以将入射在其一端的阳光传输到另一端,传输时光导纤维可任意弯曲;采用表面镀有高反

射涂层的光导管,通过反射可以将阳光导入室内。间接传输适用于各种不同距离。将太阳能转换为热能,通过热管可将太阳能传输到室内;将太阳能转换为氢能或其它载能化学材料,通过车辆或管道等可输送到用能地点;空间电站将太阳能转换为电能,通过微波或激光将电能传输到地面。

太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程,通常叫做"光生伏打效应”,太阳电池就是利用这种效应制成的。

当太阳光照射到半导体上时,其中一部分被表面反射掉,其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光,当然有一些变成热,另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞,于是产生电子-空穴对。这样,光能就以产生电子-空穴对的形式转变为电能、如果半导体内存在P-n结,则在P型和n型交界面两边形成势垒电场,能将电子驱向n区,空穴驱向P区,从而使得n区有过剩的电子,P区有过剩的空穴,在P-n结附近形成与势垒电场方向相反光的生电场。光生电场的一部分除抵销势垒电场外,还使P型层带正电,n型层带负电,在n区与p区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势。若分别在P型层和n型层焊上金属引线,接通负载,则外电路便有电流通过。如此形成的一个个电池元件,把它们串联、并联起来,就能产生一定的电压和电流,输出功率。

太阳能发电原理图如下:

教你制作太阳能电池

第一步:制作二氧化钛膜

(1)先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进行研磨

(2)接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进行涂膜

(3)把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结10~15分钟,然后冷却

第二步:利用天然染料为二氧化钛着色

如图所示,把新鲜的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶,加一汤匙的水并进行挤压,然后把二氧化钛膜放进去进行着色,大约需要5分钟,直到膜层变成深紫色,如果膜层两面着色的不均匀,可以再放进去浸泡5分钟,然后用乙醇冲洗,并用柔软的纸轻轻地擦干。

第三步:制作正电极

由染料着色的TiO2为电子流出的一极(即负极)。正电极可由导电玻璃的导电面(涂有导电的SnO2膜层)构成,利用一个简单的万用表就可以判断玻璃的哪一面是可以导电的,利用手指也可以做出判断,导电面较为粗糙。如图所示,把非导电面标上‘+’,然后用铅笔

在导电面上均匀地涂上一层石墨。

第四步:加入电解质

利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质,它主要用于还原和再生染料。如图所示,在二氧化钛膜表面上滴加一到两滴电解质即

可。

第五步:组装电池

把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上,在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质,然后把正电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上。把两片玻璃稍微错开,用两个夹子把电池夹住,两片玻璃暴露在外面的部分用以连接导线。这样,你的太阳能电池就做成了。

第六步:电池的测试

在室外太阳光下,检测你的太阳能电池是否可以产生电流。

多晶硅太阳能电池制作工艺

众所周知,利用太阳能有许多优点,光伏发电将为人类提供主要的能源,但目前来讲,要使太阳能发电具有较大的市场,被广大的消费者接受,提高太阳能电池的光电转换效率,降低生产成本应该是我们追求的最大目标。从目前国际太阳能电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。从工业化发展来看,重心已由单晶向多晶方向发展,主要原因为: [1]可供应太阳能电池的头尾料愈来愈少;

[2]对太阳能电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料;[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展,全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上

的硅锭,晶粒的尺寸达到厘米级;[4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快,其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产,例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表面和体钝化、细金属栅电极,采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微米,高度达到15微米以上,快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间,单片热工序时间可在一分钟之内完成,采用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过14%。据报道,目前在50~60微米多晶硅衬底上制作的电池效率超过16%,利用机械刻槽、丝网印刷技术在100平方厘米多晶上效率超过17%,无机械刻槽在同样面积上效率达到16%,采用埋栅结构,机械刻槽在130平方厘米的

多晶上电池效率达到15.8%。

下面从两个方面对多晶硅电池的工艺技术进行讨论:

1. 实验室高效电池工艺

实验室技术通常不考虑电池制作的成本和是否可以大规模化生产,仅仅研究达到最高效率的方法和途径,提供特定材料和工艺所能够达到

的极限。

1.1关于光的吸收

对于光吸收主要是:

(1)降低表面反射;

(2)改变光在电池体内的路径;

(3)采用背面反射。

对于单晶硅,应用各向异性化学腐蚀的方法可在(100)表面制作金字塔状的绒面结构,降低表面光反射。但多晶硅晶向偏离(100)面,

采用上面的方法无法作出均匀的绒面,目前采用下列方法:

[1]激光刻槽

用激光刻槽的方法可在多晶硅表面制作倒金字塔结构,在500~900nm光谱范围内,反射率为4~6%,与表面制作双层减反射膜相当,而在(100)面单晶硅化学制作绒面的反射率为11%。用激光制作绒面比在光滑面镀双层减反射膜层(ZnS/MgF2)电池的短路电流要提高4%左右,这主要是长波光(波长大于800nm)斜射进入电池的原因。激光制作绒面存在的问题是在刻蚀中,表面造成损伤同时引入一些杂质,要通过化学处理去除表面损伤层。该方法所作的太阳电池通常短路电流较高,但开路电压不太高,主要原因是电池表面积增

加,引起复合电流提高。

[2]化学刻槽

应用掩膜(Si3N4或SiO2)各向同性腐蚀,腐蚀液可为酸性腐蚀液,也可为浓度较高的氢氧化钠或氢氧化钾溶液,该方法无法形成各向异性腐蚀所形成的那种尖锥状结构。据报道,该方法所形成的绒面对700~1030微米光谱范围有明显的减反射作用。但掩膜层一般要在较高的温度下形成,引起多晶硅材料性能下降,特别对质量较低的多晶材料,少子寿命缩短。应用该工艺在225cm2的多晶硅上所作电池的转换效率达到16.4%。掩膜层也可用丝网印刷的方法形成。

[3]反应离子腐蚀(RIE)

该方法为一种无掩膜腐蚀工艺,所形成的绒面反射率特别低,在450~1000微米光谱范围的反射率可小于2%。仅从光学的角度来看,是一种理想的方法,但存在的问题是硅表面损伤严重,电池的开路电

压和填充因子出现下降。

[4]制作减反射膜层

对于高效太阳电池,最常用和最有效的方法是蒸镀ZnS/MgF2双层减反射膜,其最佳厚度取决于下面氧化层的厚度和电池表面的特征,例如,表面是光滑面还是绒面,减反射工艺也有蒸镀Ta2O5, PECV

D沉积 Si3N3等,ZnO导电膜也可作为减反材料。

1.2金属化技术

在高效电池的制作中,金属化电极必须与电池的设计参数,如表面掺杂浓度、PN结深,金属材料相匹配。实验室电池一般面积比较小(面积小于4cm2),所以需要细金属栅线(小于10微米),一般采用的方法为光刻、电子束蒸发、电子镀。工业化大生产中也使用电镀工

艺,但蒸发和光刻结合使用时,不属于低成本工艺技术。

[1]电子束蒸发和电镀

通常,应用正胶剥离工艺,蒸镀Ti/Pa/Ag多层金属电极,要减小金属电极所引起的串联电阻,往往需要金属层比较厚(8~10微米),缺点是电子束蒸发造成硅表面/钝化层介面损伤,使表面复合提高。因此,工艺中,采用短时蒸发Ti/Pa层,在蒸发银层的工艺。另一个问题是金属与硅接触面较大时,必将导致少子复合速度提高,工艺中,采用了隧道结接触的方法,在硅和金属成间形成一个较薄的氧化层(一般厚度为20微米左右)应用功函数较低的金属(如钛等)可在硅表面感应一个稳定的电子积累层(也可引入固定正电荷加深反型)。另外一种方法是在钝化层上开出小窗口(小于2微米),再淀积较宽的金属栅线(通常为10微米),形成mushroom—like状电极,用该方法在4cm2 Mc-Si上电池的转换效率达到17.3%。目前,在机

械刻槽表面也运用了Shallow angle (oblique)技术。

1.3 PN结的形成技术

[1]发射区形成和磷吸杂

对于高效太阳能电池,发射区的形成一般采用选择扩散,在金属电极下方形成重杂质区域而在电极间实现浅浓度扩散,发射区的浅浓度扩散即增强了电池对蓝光的响应,又使硅表面易于钝化。扩散的方法有两步扩散工艺、扩散加腐蚀工艺和掩埋扩散工艺,目前采用选择扩散,150mm×150mm电池转换效率达到16.4%,n++、n+区域的表

面方块电阻分别为20Ω和80Ω。

对于Mc-Si材料,扩磷吸杂对电池的影响得到广泛的研究,较长时间的磷吸杂过程(一般3~4小时),可使一些Mc-Si的少子扩散长度提高两个数量级。在对衬底浓度对吸杂效应的研究中发现,即便对高浓度的衬第材料,经吸杂也能够获得较大的少子扩散长度(大于200微米),电池的开路电压大于638mv, 转换效率超过17%。

[2]背表面场的形成及铝吸杂技术

在Mc-Si电池中,背p+p结由均匀扩散铝或硼形成,硼源一般为BN、BBr、APCVD SiO2:B2O8等,铝扩散为蒸发或丝网印刷铝,800度下烧结所完成,对铝吸杂的作用也开展了大量的研究,与磷扩散吸杂不同,铝吸杂在相对较低的温度下进行。其中体缺陷也参与了杂质的溶解和沉积,而在较高温度下,沉积的杂质易于溶解进入硅中,对Mc-Si产生不利的影响。到目前为至,区域背场已应用于单晶硅

电池工艺中,但在多晶硅中,还是应用全铝背表面场结构。

[3]双面Mc-Si电池

Mc-Si双面电池其正面为常规结构,背面为N+和P+相互交叉的结构,这样,正面光照产生的但位于背面附近的光生少子可由背电极有效吸收。背电极作为对正面电极的有效补充,也作为一个独立的栽流子收集器对背面光照和散射光产生作用,据报道,在AM1.5条件下,

转换效率超过19%。

1.4 表面和体钝化技术

对于Mc-Si,因存在较高的晶界、点缺陷(空位、填隙原子、金属杂质、氧、氮及他们的复合物)对材料表面和体内缺陷的钝化尤为重要,除前面提到的吸杂技术外,钝化工艺有多种方法,通过热氧化使硅悬挂键饱和是一种比较常用的方法,可使Si-SiO2界面的复合速度大大下降,其钝化效果取决于发射区的表面浓度、界面态密度和电子、空穴的浮获截面,在氢气氛中退火可使钝化效果更加明显。采用PECVD淀积氮化硅近期正面十分有效,因为在成膜的过程中具有加氢的效果,该工艺也可应用于规模化生产中,应用Remote PECVD

Si3N4可使表面复合速度小于20cm/s。

2. 工业化电池工艺

太阳电池从研究室走向工厂,实验研究走向规模化生产是其发展的道

路,所以能够达到工业化生产的特征应该是:

[1]电池的制作工艺能够满足流水线作业;

[2]能够大规模、现代化生产;

[3]达到高效、低成本。

当然,其主要目标是降低太阳电池的生产成本,目前多晶硅电池的主要发展方向朝着大面积、薄衬底,例如,市场上可见到125mm×125mm、150mm×150mm甚至更大规模的单片电池,厚度从原来的300微米减小到目前的250、200及200微米以下,效率得到大幅度的提高。日本京磁(Kyocera)公司150mm×150mm的电池小批量生产的光电转换效率达到17.1%,该公司1998年的生产量

达到25.4MW。

丝网印刷及其相关技术

多晶硅电池的规模化生产中广泛使用了丝网印刷工艺,该工艺可用于扩散源的印刷、正面金属电极、背接触电极,减反射膜层等,随着丝网材料的改善和工艺水平的提高,丝网印刷工艺在太阳电池的生产中

将会得到更加普遍的应用。

a.发射区的形成

利用丝网印刷形成PN结,代替常规的管式炉扩散工艺。一般在多晶硅的正面印刷含磷的浆料、在反面印刷含铝的金属浆料,印刷完成后,扩散可在网带炉中完成(通常温度在900度),这样,印刷、烘干、扩散可形成连续性生产。丝网印刷扩散技术所形成的发射区通常表面浓度比较高,则表面光生载流子复合较大,为了克服这一缺点,工艺上采用了下面的选择发射区工艺技术,使电池的转换效率得到进一步

的提高。

b.选择发射区工艺

在多晶硅电池的扩散工艺中,选择发射区技术分为局部腐蚀或两步扩散法。局部腐蚀为用干法(例如反应离子腐蚀)或化学腐蚀的方法,将金属电极之间区域的重扩散层腐蚀掉。最初,Solarex应用反应离子腐蚀的方法在同一台设备中,先用大反应功率腐蚀掉金属电极间的重掺杂层,再用小功率沉积一层氮化硅薄膜,该膜层发挥减反射和电池表面钝化的双重作用。在100cm2的多晶上作出转换效率超过13%的电池。在同样面积上,应用两部扩散法,未作机械绒面的情况

下转换效率达到16%。

c.背表面场的形成

背PN结通常由丝网印刷A浆料并在网带炉中热退火后形成,该工艺在形成背表面结的同时,对多晶硅中的杂质具有良好的吸除作用,铝吸杂过程一般在高温区段完成,测量结果表明吸杂作用可使前道高温

过程所造成的多晶硅少子寿命的下降得到恢复。良好的背表面场可明

显地提高电池的开路电压。

d.丝网印刷金属电极

在规模化生产中,丝网印刷工艺与真空蒸发、金属电镀等工艺相比,更具有优势,在目前的工艺中,正面的印刷材料普遍选用含银的浆料,其主要原因是银具有良好的导电性、可焊性和在硅中的低扩散性能。经丝网印刷、退火所形成的金属层的导电性能取决于浆料的化学成份、玻璃体的含量、丝网的粗糟度、烧结条件和丝网版的厚度。八十年度初,丝网印刷具有一些缺陷:ⅰ)如栅线宽度较大,通常大于150微米;ⅱ)造成遮光较大,电池填充因子较低;ⅲ)不适合表面钝化,主要是表面扩散浓度较高,否则接触电阻较大。目前用先进的方法可丝网印出线宽达50微米的栅线,厚度超过15微米,方块电阻为2.5~4mΩ,该参数可满足高效电池的要求。有人在150mm×150mm的Mc-Si上对丝网印刷电极和蒸发电极所作太阳电池进

行了比较,各项参数几乎没有差距。

3. 结束语

多晶硅电池的制作工艺不断向前发展,保证了电池的效率不断提高,成本下降。随着对材料、器件物理、光学特性认识的加深,导致电池的结构更趋合理,实验室水平和工业化大生产的距离不断缩小。丝网印刷和埋栅工艺为高效、低成本电池发挥了主要作用,高效Mc-Si

电池组件已大量进入市场,目前的研究正致力于新性薄膜结构、廉价衬底上的电池等,面对用户,我们需要作的工作是实现更大批量的、

低成本的生产,愿我们更加努力实现这一目标。

范文十:太阳能电池板原理和制作 投稿:顾灲灳

太阳能电池板原理和制作(第1页)

来源:互联网 更新时间:2010-12-25 点击: 49

Powered by 秀逗网

太阳能是人类的最好能源,它取之不尽用之不竭并且可以再生的特性决定了它必将成为人类最廉价和实用的能源。太阳能电池板是清洁能源,没有任何环境污染。大阳能光电近些年发展很快,是最具活力的研究

领域,也是最受瞩目的项目之一。

制作太阳能电池板的方法主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应,根据所用材料的不同,可分为:硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池,今天主要给大家讲硅基太

阳能电池板。

一、硅太阳能电池板

1.硅太阳能电池工作原理与结构图

太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应,一般的半导体主要结构如下:

图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个。

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:

图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生入图所示的蓝色的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不

稳定,容易吸收电子而中和,形成P(positive)型半导体。

同样,掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成N(negative)

型半导体。黄色的为磷原子核,红色的为多余的电子。如下图。

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型半导体结合在一起

时,就会在接触面形成电势差,这就是PN结。

当P型和N型半导体结合在一起时,在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层),界面的P型一侧带负电,N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴,N型半导体多自由电子,出现了浓度差。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”,

从而阻止扩散进行。达到平衡后,就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差,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)

由于半导体不是电的良导体,电子在通过p-n结后如果在半导体中流动,电阻非常大,损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属,阳光就不能通过,电流就不能产生,因此一般用金属网格覆盖p-n

结(如图 梳状电极),以增加入射光的面积。

另外硅表面非常光亮,会反射掉大量的太阳光,不能被电池利用。为此,科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜(如图),实际工业生产基本都是用化学气相沉积沉积一层氮化硅膜,厚度在1000埃左右。将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限,于是人们又将很多

电池(通常是36个)并联或串联起来使用,形成太阳能光电板。

2.硅太阳能电池的生产流程

通常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。

上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,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。

备 >

发表评论订阅装备更新收藏到会员收藏夹收藏到网摘返回装备列表

其中8条生产线是从国外引进的,在这8条生产线当中,有6条单晶硅太阳能电池生产线,2条非晶硅太阳能电池生产线。据专家预测,目前我国光伏市场需求量为每年5MW,2001~2010年,年需求量将达10MW,

从2011年开始,我国光伏市场年需求量将大于20MW。

目前国内太阳能硅生产企业主要有洛阳单晶硅厂、河北宁晋单晶硅基地和四川峨眉半导体材料厂等厂商,其中河北宁晋单晶硅基地是世界最大的太阳能单晶硅生产基地,占世界太阳能单晶硅市场份额的25%

左右。

在太阳能电池材料下游市场,目前国内生产太阳能电池的企业主要有无锡尚德、南京中电、保定英利、河北晶澳、林洋新能源、苏州阿特斯、常州天合、云南天达光伏科技、宁波太阳能电源、京瓷(天津)太

阳能等公司,总计年产能在800MW以上。

2009年,国务院根据工信提供的报告指出多晶硅产能过剩,实际业界人并不认可,科技部已经表态,

多晶硅产能并不过剩[1]。

太阳能电池及太阳能发电前景简析

目前,太阳能电池的应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、 通信、家用电器以及公用设施等部门,尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用,以节省造价很贵的输电线路。但是在目前阶段,它的成本还很高,发出1kW电需要投资上万美元,因此大规模使用仍然受到经济上的限制。

但是,从长远来看,随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明,各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求,太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法,可为人类未

来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。

字典词典描写桂花的片段描写桂花的片段【范文精选】描写桂花的片段【专家解析】应用文练习题及答案应用文练习题及答案【范文精选】应用文练习题及答案【专家解析】刀塔传奇鲜血伯爵攻略刀塔传奇鲜血伯爵攻略【范文精选】刀塔传奇鲜血伯爵攻略【专家解析】