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太阳能电池

太阳能电池

摘要:太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置,只要被光照到,瞬间就可输出电压及电流。本文介绍了太阳能电池的原理,并且针对目前太阳能电池中占重要地位的硅太阳能电池的研究现状进行了相关文献的查阅,对研究热点、存在问题及发展方向进行了总结,同时讨论了硅太阳能电池各自的优势和不足,最后简要介绍了化合物太阳能电池、有机物太阳能电池和纳米晶化学太阳能电池。

关键字:太阳能电池;单晶硅;多晶硅;薄膜

1 前言

太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源,是最理想的新型能源之一,太阳能电池利用光电转换技术可将太阳能直接转换为电能, 是使用太阳能的最有效方式,并且化石能源的日益枯竭也是促使人们致力于太阳能电池材料研究的重要原因。

目前研究较多的有硅太阳能电池、化合物半导体太阳能电池和纳米晶化学太阳能电池,其中研究较成熟的是硅太阳能电池。在硅太阳能电池中以单晶硅太阳能电池的光电转换效率最高,技术最为成熟,但其对原料纯度要求高且生产工艺复杂,致使单晶硅电池成本居高不下。近年来多晶硅薄膜电池由于生产成本较低,且转换效率较高得到了迅速发展。而非晶硅薄膜是一种极有希望大幅降低太阳能电池成本的材料,若能进一步解决稳定性问题及提高转换效率,那么非晶硅太阳能电池无疑是硅基太阳能电池的主要发展成品之一。

2 太阳能电池发电原理

2.1 p-n结的形成

p型半导体中的多数载流子为自由空穴,而n型半导体中的多数载流子为自由电子,当P型半导体和n型半导体结合在一起时,由于交界面处存在载流子的浓度差异,电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散,这样原来p 区和n区的电中性就被破坏了,p区因失去空穴而留下带负电的离子,n区因失去电子而留下带正电的离子,从而形成了一个很薄的空间电荷区[1]。

2.2 太阳能电池发电原理

当太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴-电子对,在p-n结电场的作用下,光生空穴由n区流向p区,光生电子由p区流向n区,接通电路后就形成电流。其发电原理如图1。

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