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薄膜太陽能電池是用硅、硫化鎘、砷化鎵等薄膜為基體材料的太陽能電池。薄膜太陽能電池可以使用質(zhì)輕、價低的基底材料(如玻璃、塑料、陶瓷等)來制造,形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度不到1微米,便于運輸和安裝。然而,沉淀在異質(zhì)基底上的薄膜會產(chǎn)生一些缺陷,因此現(xiàn)有的碲化鎘和銅銦鎵硒太陽能電池的規(guī)?;慨a(chǎn)轉(zhuǎn)換效率只有12%到14%,而其理論上限可達29%。如果在生產(chǎn)過程中能夠減少碲化鎘的缺陷,將會增加電池的壽命,并提高其轉(zhuǎn)化效率。這就需要研究缺陷產(chǎn)生的原因,以及減少缺陷和控制質(zhì)量的途徑。太陽能電池界面也很關(guān)鍵,需要大量的研發(fā)投入。
由于技術(shù)和材料原因,單一電池的發(fā)電量是十分有限的,實用中的太陽能電池是單一電池經(jīng)串、并聯(lián)組成的電池系統(tǒng),稱為電池組件(陣列)。單一電池是一只硅晶體二極管,根據(jù)半導(dǎo)體材料的電子學(xué)特性,當太陽光照射到由P型和N型兩種不同導(dǎo)電類型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)上時,在一定的條件下,太陽能輻射被半導(dǎo)體材料吸收,在導(dǎo)帶和價帶中產(chǎn)生非平衡載流子即電子和空穴。同于P-N結(jié)勢壘區(qū)存在著較強的內(nèi)建靜電場,因而能在光照下形成電流密度J,短路電流Isc,開路電壓Uoc。若在內(nèi)建電場的兩側(cè)面引出電極并接上負載,理論上講由P-N結(jié)、連接電路和負載形成的回路,就有"光生電流"流過,太陽能電池組件就實現(xiàn)了對負載的功率P輸出。
太陽能電池是一對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種,如:單晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化鎵,硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同,現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過程。
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