太陽能電池板（Solarpanel）是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，大部分太陽能電池板的主要材料為“硅”，但因制作成本較大，以至于它普遍地使用還有一定的局限。相對于普通電池和可循環(huán)充電電池來說，太陽能電池屬于更節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品。  

太陽能電池板特性  

太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部件之一，作用是將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能后，輸出直流電存入蓄電池中。其轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定太陽電池是否具有使用價(jià)值的重要因素。采用36片或72片多晶硅太陽能電池進(jìn)行串聯(lián)以形成12V和24V各種類型的組件。該組件可用于各種戶用光伏系統(tǒng)、獨(dú)立光伏電站和并網(wǎng)光伏電站等。  

電池片采用高效率（16.5%以上）的單晶硅太陽能片封裝，保證太陽能電池板發(fā)電功率充足。玻璃采用低鐵鋼化絨面玻璃（又稱為白玻璃），在太陽電池光譜響應(yīng)的波長范圍內(nèi)透光率達(dá)91%以上，對于大于1200nm的紅外光有較高的反射率。此玻璃同時(shí)能耐太陽紫外光線的輻射，透光率不下降。EVA采用加有抗紫外劑、抗氧化劑和固化劑的厚度為0.78mm的優(yōu)質(zhì)EVA膜層作為太陽電池的密封劑和與玻璃、TPT之間的連接劑。具有較高的透光率和抗老化能力。TPT太陽電池的背面覆蓋物—氟塑料膜為白色，對陽光起反射作用，因此對組件的效率略有提高，并因其具有較高的紅外發(fā)射率，還可降低組件的工作溫度，也有利于提高組件的效率。邊框所采用的鋁合金邊框具有高強(qiáng)度，抗機(jī)械沖擊能力強(qiáng)。也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價(jià)值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。  

太陽能電池板特性及工作原理  

太陽能電池板的工作原理  

通常應(yīng)用的太陽電池是一種能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。它的基本構(gòu)造是由半導(dǎo)體的P-N結(jié)組成。本章主要以最常見的硅P-N結(jié)太陽電池為例，詳細(xì)討論光能轉(zhuǎn)換成電能的情況。  

眾所周知，具有大量能夠自由移動的帶電粒子，容易傳導(dǎo)電流的物體，稱為導(dǎo)體。一般金屬都是導(dǎo)體。例如，銅的電導(dǎo)率在106/（Ω.cm）左右，如果在1cmx1cmx1cm的銅立方體的兩個對應(yīng)面上加1V的電壓，則這兩個面之間將流過106A的電流。  

另一個極端是極不容易傳導(dǎo)電流的物體，稱為絕緣體，如陶瓷、云母、油脂、橡膠等。例如，石英（SiO2）的電導(dǎo)率在10-16/（Ω.cm）左右。  

導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體兩者之間的是半導(dǎo)體，其電導(dǎo)率在10-4～104/（Ω.cm）之間;而且半導(dǎo)體還可以通過加人少量雜質(zhì)使其電導(dǎo)率在上述范圍內(nèi)變化;足夠純凈的半導(dǎo)體，其電導(dǎo)率會隨溫度的上升而急劇增加。這些是最容易識別的半導(dǎo)體的特性。  

半導(dǎo)體可以是元素，如硅（Si）、鍺（Ge）硒（Se）等;也可以是化合物，如硫化鎘（Cds）、砷化鎵（GaAs）等;還可以是合金，如Ga，AL1～XAs，其中x為0~1之間的任意數(shù)。許多有機(jī)化合物也是半導(dǎo)體。  

半導(dǎo)體的許多電學(xué)特性可以用種簡單的模型來解釋，硅的原子序數(shù)是14，所以原子核外面有14個電子，其中，內(nèi)層的10個電子被原子核緊密地束縛住，而外層的4個電子受到原子核的束縛較小，如果得到足夠的能量，就能使其脫離原子核的束縛而成為自由電子，并同時(shí)在原來的位置留出一個空穴。電子帶負(fù)電，空穴帶正電。硅原子核外層的這4個電子又稱為價(jià)電子。  

在硅晶體中每個原子周圍有4個相鄰原子，并和每一個相鄰原子共有2個價(jià)電子，形成穩(wěn)定的8原子殼層。從硅的原子中分離出一個電子需要1.12eV的能量，該能量稱為硅的禁帶寬度。被分離出來的電子是自由的傳導(dǎo)電子，它能自由移動并傳送電流。一個電子從原子中逸出后，留下了一個空位，稱為空穴。從相鄰原子來的電子可以填補(bǔ)這個空穴，于是造成空穴從一個位置移到了一個新的位置，從而形成了電流。電子的流動所產(chǎn)生的電流與帶正電的空穴向相反方向運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的電流是等效的。  

太陽能發(fā)電廠，通常被稱為太陽能電池板，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能。在太陽能電池板中，太陽發(fā)射的光子將半導(dǎo)體材料的外部電子與原子鍵分開。當(dāng)迫使電子沿相同方向移動時(shí)，可以產(chǎn)生電流以給電子設(shè)備供電或向電網(wǎng)輸送電力。  

自1839年法國光伏發(fā)電理論以來，光伏發(fā)電一直是科學(xué)研究的主題之一。目前，隨著美國——在日本和歐洲的主要研究團(tuán)隊(duì)加速各自太陽能系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化，國際光伏產(chǎn)業(yè)市場不斷擴(kuò)大。  

盡管太陽能電池板發(fā)電系統(tǒng)的組件是不同的，但是所有組件都包括從光澤側(cè)到后側(cè)的若干層材料。太陽光首先穿過保護(hù)層（通常是玻璃），然后通過透明接觸層進(jìn)入電池內(nèi)部。在組建的中心是吸附材料，其吸收光子以完成“光生電流”。其中的半導(dǎo)體材料取決于特定的PV系統(tǒng)要求。  

在吸附層材料下面是背金屬層，其完成電路的傳導(dǎo)。復(fù)合薄膜層位于背金屬層下方，以提供防水且隔離的光伏模塊。通常在PV模塊的背面添加額外的保護(hù)層。保護(hù)層由玻璃——鋁或塑料制成。  

半導(dǎo)體  

光伏系統(tǒng)中的半導(dǎo)體材料可以是硅——多晶膜或單晶膜。硅材料包括單晶硅——多晶硅和非晶硅。單晶硅具有規(guī)則的結(jié)構(gòu)，其高于多晶硅的光電轉(zhuǎn)換率。  

非晶硅中的硅原子是隨機(jī)分布的，并且具有比單晶硅低的光電轉(zhuǎn)換率。然而，它可以捕獲更多的光子，同時(shí)向晶體硅添加鍺或碳到非晶硅。合金化可以增強(qiáng)這種特性。  

銅銦硒（CIS）——碲化鎘（CdTe）和薄膜硅是常用的多晶薄膜材料和具有高光電轉(zhuǎn)換率的材料，如砷化鎵（GaAs）。通常還包括單晶硅膜材料。這些材料由于其獨(dú)特的性質(zhì)而用于特定的光伏發(fā)電領(lǐng)域。這些特性包括：結(jié)晶度——帶隙大小——吸收性能和易加工性。外部因素對半導(dǎo)體的影響晶體結(jié)構(gòu)中原子的順序決定了半導(dǎo)體材料的結(jié)晶度，并且太陽能電池板電池的電荷轉(zhuǎn)移電流密度和能量轉(zhuǎn)換效率受結(jié)晶度的影響。半導(dǎo)體材料的帶隙是將電子從束縛態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蓱B(tài)（即，允許電子傳導(dǎo)）所需的少量能量。帶隙尺寸通常用Eg表示，其描述了價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的能量差。半導(dǎo)體材料的價(jià)帶是低能級，并且導(dǎo)帶是高能級。吸收系數(shù)用于表征特定波長的光子通過介質(zhì)的距離，這決定了光子被介質(zhì)吸收的能力。吸收系數(shù)由細(xì)胞材料和光子被吸收的波長決定。 

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