光伏组件笔记

太阳能利用新能源通常指：风能、水能、地热能、潮汐能、太阳能等可再生清洁能源。太阳能缺点：分散性、不稳定性、效率低、成本高优点：普遍、无害、巨大、长久太阳能利用涉及的技术（共性技术）：太阳能采集、转换、贮存、传输太阳能的热利用主要是：太阳能空调降温、太阳能热发电、太阳能房晶硅电池片上的电极目前最常用的制备方法是：专用印刷法N+（光照材料）/P（衬底）晶硅电池的生产步骤商业化的晶硅厚度约200um商品晶硅电池的尺寸主要有125X125和156X156mm非晶硅电池的主要优点：低成本、大面积自动化生产、短波响应优于晶硅电池非晶硅电池的主要问题：效率低、光子衰减效应（稳定性差）非晶硅电池的带隙（gap）：1.7ev硅基薄膜电池两种主要结构是：P-i-N（玻璃衬底）、N-i-P（不透明衬底）非晶硅（硅基薄膜电池）的光生载流子主要产生在：本征层TCO（透明导电氧化薄膜）的主要作用有2个：让光透过？层，进入电池；作为收集电流的电极硅基薄膜电池的开路电压取决于：本征层的禁带宽度、掺杂浓度、本征层的质量硅基薄膜的背电极主要用：银、？多结电池，顶电极的本征层常用：宽带隙材料多结电池相当于把电池：串联，其总电压：多结电池电压之和，电流是：最小电流光伏电池对TCO的性能有哪些要求？：光谱透过率高、导电性、零度、激光刻蚀性、耐气候性和耐久性目前常用的TCO有三种：氧化？？（ITO），最初的产品；氧化锡（FTO），请用于？？？；ZnO，新型TCO产品最佳电池测量的能隙为：1.4~1.5evCnAS的能隙：1.43ev；InP的能隙：1.35ev三五族化合物的优点主要有：适合薄膜化、耐放射性佳、更适合聚光技术设计单结电池时：材料带隙选择位于整个太阳光谱中间的材料才能达到最佳的理论效率多结电池设计需要考虑的问题：能隙材料的选择、品格常数的匹配、电流的匹配三五族太阳能电池特别适合：热光伏系统、聚光系统、太空这三个主要应用领域简述三五族化合物常见多结电池的结构和特点：GaInP（1.8）、GaAS（1.43）、Ge（0.7），带隙分配：品格常数比较匹配，光电转换效率高；其中GaAS作为主要的吸收层，带隙处于太阳光谱吸收的高峰位置，吸收系数比较高，适合薄膜化，其有效吸收层的厚度只需2um；Ge电池适合作底电池，它的制造成本低，机械性能好，品格常数与GaAS很接近，适合作窗口层，最大特点的带隙可调InP带隙：1.35ev，处于太阳光谱的最佳能隙范围，是：直接带隙材料，有效吸收厚度：3um，它的：抗辐射能力远高于Si也高于GaAS什么是热光伏系统？：是将红外光谱转化为电能的系统（GaTe）太阳能转换方式：光热、光电、光化学一个大气质量：太阳垂直照射地面时光线所穿过的大气路程可见波段占：43%，红外波段占：48.3%，紫外波段占：8.7%独立光伏系统有：光伏组件、控制器、逆变器、蓄电池和监控系统（负载）并网光伏系统有：光伏组件、并网逆变器、公共电网和监控系统独立/并网光伏系统各部分作用：光伏组件：是光伏发电系统的核心，把光能转化为电能；控制器：控制光伏组件对蓄电池进行充电、放电，实现蓄电池的过充、过放保护；逆变器：把组件生成的直流电转换为交流电；蓄电池：能量的存储单元，存储电能；监控系统：监控整个系统的运行状态开发光伏电池的两个关键问题：提高效率、降低成本本征光吸收：光照可以激发价带的电子到导带，形成电子空穴对太阳能材料一般的要求：材料的禁带不能太宽、有较高的光电转换效率、材料本身对环境无污染、材料便于工业化生产和性能稳定半导体光伏电池的发电原理：基于半导体的内光电效应（光伏效应）光伏电池按材料分为：晶硅电池、无机化合物电池、硅基薄膜电池、燃料敏化纳米品电池、有机聚合物电池光伏电池按结构分为：同质节太阳能电池、异质节太阳能电池、肖特基太阳能电池结品形态分为：单晶硅（区熔/直拉单晶硅）、多晶硅（高纯/铸造/薄膜/带状）、非晶硅非晶硅的禁带宽度为：1.7ev制作单晶硅太阳能电池的步骤：制绒、扩散、刻蚀、去磷硅玻璃、镀膜、印刷电极、烧结、测试降低硅片：厚度是晶硅电池重点发展的技术方向之一制绒的目的：使表面织构化，减少光反射镀膜（氧化硅薄膜（减反射膜））目的：降低表面反射率，增加光吸收CdTe的带隙：1.45ev，属于：直接带隙材料，有效厚度仅需：1um，？？？它与CdS组成CdTe太阳能电池，其中CdS的Eg=2.4evSuperstrate结构在：透明衬底上，依次生长：透明氧化层TCO、CdS薄膜、CdTe薄膜、背接触层和背电极Substrate结构在：不透明衬底上，依次生长：背接触层和背电极、CdTe薄膜、CdS薄膜、透明氧化层TCOCdTe各组成的功能：衬底：支撑和防污染；TCO:透明和导电；CdS:作为N型半导体与CdTe组成PN结，作为电池的窗口层；CdTe：主体吸光层，与CdS构成PN结，构成电池的核心部分；背接触层和背电极：降低CdTe与金属电极的接触势垒，引出电流CdTe电池获得高效的关键技术是：CdS、CdTe、背接触层这三层的？？？CdTe电池主要缺陷在于：Te（碲）元素稀缺、Cd（镉）2+有毒，影响环境CIS光吸收系数大于10的5次方/cm，仅：1um厚就可吸收99%的光子，其带隙？？从1.02〜1.68EV，是目前综合性能最好的薄膜电池CIGS的缓冲层常用：n-CdS，它的晶格常数与CIS匹配，其电极材料常用掺硼或Al的：ZnO,常做成网格状，上方一般有Ni或Al第一代电池缺点：原材料消耗多：60〜70%，工艺复杂第二代电池缺点：效率不高，真空、高温-前期投资成本高有机太阳能电池：效率低------效率不高原因和提高方法：光子能量不能充分利用（带隙），光生载流子能量不能完全输出（电池结构）；降低原材料成本，发展低温、低成本技术；实现生产标准化、自动化、规模化，提高效率；拓宽光谱吸收范围（1充分吸收太阳光谱，尽可能实现电池吸收光谱与太阳光谱匹配，多能带电池：多结电池，中间带电池；2充分利用每个光子能量，提高每个光子所做的输出功，热载流电池：提高输出电压，碰撞离化电池：提高输出电流；3通过光子能量的再分布，拓宽电池吸收范围，上/下转换电池），减少自身能量损失（设计新材料、新结构电池，纳米材料，量子结构）有机电池是利用：有机小分子或有机高聚物直接或间接讲太阳能转换问电能的器件有机电池按机构和机理可分为：肖特基、异质节、体异质节、染料敏化电池染料敏化电池简称：DSSC，是基于：自然界中的光合作用原理发明的，它以廉价的：二氧化钛多孔膜为电极，以：有机金属化合物为染料，选用：氧化还原电解质为介质有机电池的主要优缺点：优点：低价、易制备；可制作柔性器件；重量轻缺点：能量转换效率低、不稳定；耐久性差、寿命短晶硅电池是基于：半导体的光伏效应原理实现光电转换的实现光电转换的条件：所吸收的光子能量大于材料的禁带宽度（hr>=Eg）简述晶硅电池的发电原理：光伏效应；P、N—PN结一内电场，光照，Uoc,Isc,促进漂移运动……简述下列含义：Uoc：开路电压、最大电压Um：最大功率下的电压Isc：短路电流Im：最大功率下的电流Rm：最佳负载、特征电阻=Um/Im=Uoc/IscFF：填充因子=Pm/UocIsc=ImUm/UocIscn：转换效率（提高转换效率，设计时注意的原则：1提高被电池吸收并转换为光生载流子的光的数量［如何减少光的损耗］［减反膜、反射膜、电极的设计，2提高PN结的收集光生载流子的能力［掺杂密度适当］，3尽量减少暗电流）QE：量子效率=产生的电子空穴对/接受到的光子Jsc：短路电流密度简述晶硅电池顶电极的作用和设计：顶电极就是电池片的栅线，分为母栅和子栅；母栅的作用：直接与外电路相连，负责收集栅线的电池；子栅的作用：负责从电池内部收集电流并传送到母栅；设计：达到平衡，用网格结构……组件的设计（计算题）什么是错配损失？会造成什么后果？由什么引起？如何避免减小？错配损失：当组件里面有一个电池与其他电池的参数不同时，而引起的功率损