光伏电池的发电原理是什么?
太阳能电池是一种具有光电转换特性的半导体器件,它直接将太阳辐射能转换成直流电,是光伏发电的最基本单元。太阳电池特有的电特性是借助在晶体硅中掺入某些元素(例如 磷或硼等)。从而在材料的分子电荷里造成永久的不平衡,形成具有特殊电性能的半导体材料。在阳光照射下,具有特殊电性能的半导体内可以产生自由电荷,这些自由电荷定向移动并积累,从而在其两端形成电动势,当用导体将其两端闭合时便产生电流。这种现象被称为光生伏打效应,简称光伏效应。
目前应用最广的属单晶硅太阳能电池,它由两层半导体材料组成,其厚度大约0.25MM,形成两个区域:一个正电荷区,一个负电荷区。负区位于电池的上层,在这一层强迫渗透磷、硼等元素并与硅粘在一起。正区置于电池表层的下面,正负界面区域称为P-N结。制造电池时P-N结被赋予了恒定的物理特性。当阳光投射到电池内保持松散状态的电子时,这些靠近P-N结的电子将朝电池的表层流动,用金属线将太阳能电池的正伏级与伏载相连时,在外电路就形成了电流。每个太阳能电池基本单元P-N结处的电动势大约为0.5V,此电压值大小与电池片的尺寸无关。太阳能电池的输出电流受自身面积和日照强度的影响,面积较大的电池能够产生较强的电流。
光伏发电,其基本原理就是“光伏效应”。光子照射到金属上时,它的能量可以被金属中某个电子全部吸收,电子吸收的能量足够大,能克服金属内部引力做功,离开金属表面逃逸出来,成为光电子。
白天采用高能vcz晶体发电板和太阳光互感对接和全天候24小时接收风能发电互补,通过全自动接收转换柜接收,直接满足所有家电用电需求。并通过国家信息产业化学物理电源产品质量监督检验中心检测合格。
光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程其次,是形成电压过程。有了电压,就像筑高了大坝,如果两者之间连通,就会形成电流的回路。
拓展资料:光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个外层电子,如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子,就成为N型半导体;若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子,形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时,接触面就会形成电势差,成为太阳能电池。当太阳光照射到P-N结后,空穴由P极区往N极区移动,电子由N极区向P极区移动,形成电流。
多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等,就形成P-N结。然后采用丝网印刷,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂一层防反射涂层,电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件,就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框,正面覆盖玻璃,反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备,就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电,需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储,也可输入公共电网。发电系统成本中,电池组件约占50%,电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外 50%。
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
太阳能光伏组件将直射太阳光转化为直流电,光伏组掘春串通过直流汇流箱并联接入直流配电柜,汇流后接入逆变器直流输入端,将直流电转变为交流电,逆变器交流输出端接入交流配樱隐电柜,经交流配电柜直接并入用户侧。
国产晶体硅电池效率在10至13%左右(应该是14%至17%左右),国外同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池 片组成的太阳能电池板称为光伏组件。光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源,主要为广大无电地区居脊散厅民生活生产提供电力,还有微波中 继电源、通讯电源等,另外,还包括一些移动电源和备用电源;二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等;三是并网发电,这 在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步,不过,2008年北京奥运会部分用电将会由太阳能发电和风力发电提供。
理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中,单晶和多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在10至13%左右,国际上同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。
光伏发电指通过光伏发电系统将太阳能转化为电能的过程。
通常系统主要由太阳光伏组件、汇流箱、逆变器、变压器及配电设备构成,同时再加上监控系统、有功无功控制系统、功率预测系统、五防系统及无功补偿装置等辅助系统组成一套完整的光伏发电系统。
太阳能电池是完成太阳能到电能转换的载体,光生伏特效应是光伏发电的基本原理。
早在1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel)发现光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差,这种现象后来被称为“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,光伏发电技术由此诞生。
据测算,光在硅表面的反射损失率高达35%左右,减反膜可以极高地提高电池片对太阳光的利用率,有助于提高光生电流密度,进而提高转换效率,同时薄膜中的氢对于电池片表面的钝化降低了发射结的表面复合速率,减小了暗电流,提升了开路电压,提高了光电转换效率;在烧穿工艺中的高温瞬时退火断裂了一些Si-H、N-H键,游离出来的H进一步加强了对电池的钝化。
由于光伏级硅材料中不可避免的含有大量的杂质和缺陷,导致硅中少子寿命及扩散长度降低,从而导致电池的转换效率下降,H能与硅中的缺陷或杂质进行反应,从而将禁带中的能带转入价带或者导带。
一、PECVD原理
PECVD 系统是一组利用平行板镀膜舟和高频等离子激发器的系列发生器。在低压和升温的情况下,等离子发生器直接装在镀膜板中间发生反应。所用的活性气体为硅烷SiH4和氨NH3。这些气体作用于存储在硅片上的氮化硅。可以根据改变硅烷对氨气的比率,来得到不同的折射指数。在沉积工艺中,伴有大量的氢原子和氢离子的产生,使得晶片的氢钝化性十分良好。
在真空、480摄氏度的环境温度下,通过对石墨舟的导电,使硅片的表面镀上一层SixNy。
3SiH4+4NH3 → Si3N4+12H2
二、Si3N4
Si3N4膜的颜色随着它的厚度的变化而变化,一般理想的厚度是75—80nm之间,表现为深蓝色,Si3N4膜的折射率在2.0—2.5之间效果最好,通常用酒精来测其折射率。
优良的表面钝化效果、高效的光学减反射性能(厚度折射率匹配)、低温工艺(有效降低成本)、生成的H离子对硅片表面钝化.
三、镀膜车间常见事项
膜厚。沉积时间的不同膜厚也是不一样的要根据镀膜的颜色来适当的增加或减少它的沉积时间,片子发白要减少沉积时间,如偏红则要适当的增加