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太阳能电池技术应用与发展
摘要本文介绍了太阳能电池的原理、特点、种类及其发展现状,并预计了未来太阳能电池的发展及应用趋势。关键词太阳能电池光伏效应薄膜电池
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一、引言
太阳能电池,是一种能有效地吸收太阳辐射能,并使之转变成电能的半导体器件,由于他们利用各种势垒的光生伏特效应,所以也称为光伏电池,其核心是可释放电子的半导体。最常用的半导体材料是硅。地壳硅储量丰富,可以说是取之不尽、用之不竭。
当太阳光照射到半导体表面,半导体内部N区和P区中原子的价电子受到太阳光子的激发,通过光辐射获取到超过禁带宽度Eg的能量,脱离共价健的束缚从价带激发到导带,由此在半导体材料内部产生出很多处于非平衡状态的电子空穴对。这些被光激发的电子和空穴,或自由碰撞,或在半导体中复合恢复到平衡状态。其中复合过程对外不呈现导电作用,属于太阳能电池能量自动损耗部分。光激发载流子中的少数载流子能运动到PN结区,通过PN结对少数载流子的牵引作用而漂移到对方区域,对外形成与PN结势垒电场方向相反的光生电场。一旦接通外电路,即可有电能输出。当把众多这样小的太阳能光伏电池单元
f通过串并联的方式组合在一起,构成光伏电池组件,便会在太阳能的作用下输出功率足够大的电能。
制造太阳能电池的半导体材料有合适禁带宽度非常重要。不同禁带宽度的半导体,只能吸取一部分波长的太阳光辐射能以产生电子空穴对,禁带宽度越小,所吸收的太阳光谱的可利用部分就越大,而同时在太阳光谱峰值附近被浪费的能量也就越大。可见,只有选择具有合适禁带宽度的半导体材料,才能更有效地利用太阳光谱。由于直接迁移型半导体的光吸收效率比间接迁移型高,故最好是直接迁移型半导体1~3。
二、太阳能电池技术优势
(1)燃料免费;(2)没有磨损、毁坏或需替换的活动部件;(3)保持系统运转仅需很少的维护;(4)系统为组件,可以在任何地方快速地安装;(5)无噪声、无有害排放和污染气体。
三、太阳能电池发展的意义
(1保护气候;(2改善环境;(3节省空间;(4增加就业;(5为农村提供电力;(6大力推进普及电力服务,为无电人口提供电力;(7中国是最大的发展中国家,发展经济r
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