1、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 PN 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 PN 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
2、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
3、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：
4、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
5、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
6、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 pn 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 pn 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 3
7、6 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 350450m 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。
