5.太阳能发电实际应用;1893年法国科学家贝克勒尔发现“光生伏打效应〞,即“光伏效应〞。
1954年恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室,首次制成了实用的单晶太阳电池,效率为6%。同年,韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应,并在玻璃上沉积硫化镉薄膜,制成了第一块薄膜太阳电池。;1980年单晶硅太阳电池效率达20%,砷化镓电池达22.5%,多晶硅电池达14.5%,硫化镉电池达9.15%。
1997年美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶方案〞,在2021年以前为100万户,每户安装3~5kWp。
1998年单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶方案〞,到2021年完成。;光伏发电的光伏电的价格、组件效率,系统寿命和本钱变化情况;自1996年以来,世界光伏发电高速开展。表现在几种主要太阳电池效率不断提高,总产量年增幅保持在30%~40%,1998年已达200MWp/a;应用范围越来越广,尤其是光伏技术的屋顶方案,为光伏发电展现了无限光明的前途。1998年在维也纳第二届全球光伏技术大会上,会议主席施密特教授指出:“光伏将在21世纪上半纪取代原子能而成为全球能源,唯一的问题是2030年还是2050年最终实现〞。如果施密特教授的预言得以实现,那么太阳能世纪将在21世纪到来。;2.1优点:
照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积,一般情况下,太阳强度为1000W/m2
地面应用时有间歇性,在晚上或阴雨天不能或很少发电,受四季、昼夜及阴晴等气象条件影响
单晶硅:硅的单晶体,晶核长成晶面取向相同的晶粒具有根本完整的点阵结构的晶体
多晶硅:晶核长成晶面取向不同的晶粒,那么这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料,多晶硅与单晶硅的差异主要表现在力学性质方面。
非晶硅:是一种直接能带半导体,它的结构内部有许多所谓的“悬键〞,也就是没有和周围的硅原子成键的电子,这些电子在电场作用下就可以产生电流,并不需要声子的帮助;导带〔conductionband〕:金属都有着被电子局部占据的宽能带,其中的电子填充情况容易因电场作用而改变,因此表现出良好的导电性。即为导带
价带〔valenceband〕:对绝缘体或半导体而言,能带系列那么全被电子恰好填满,其中最高的满带称为价带。价带之上经过一定宽度的禁带过渡才是空着的导带。;绝缘体的过渡禁带很宽,电场或光子很难改变其能带填充情况,因而不能产生电流或光活性;
半导体的过渡禁带较窄,可以借助杂质引入或光/热激发,使少数电子跃迁到空导带,或价带中出现少数空穴,电子或空穴可在未被填满的能带中运动,从而表现出一定的导电性和光热活性、
少子寿命:对于p型硅片,少子就是电子,所谓少子寿命就是当一定波长的光照射硅片后,硅片内就会出现电子-空穴对的别离,作为少数载流子的电子由于数量较少,在扩散过程中就会逐渐被复合掉,从产生到复合的时间即为少子寿命,一般单位为us〔微秒〕。;N型半导体:导电的电子密度超过流动的空穴密度的非本征半导体。也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。
在纯洁的硅晶体中掺入Ⅴ族元素〔如磷、砷、锑等〕,使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体。这类杂质提供了带负电〔Negative〕的电子载流子,称他们为施主杂质或n型杂质。在N型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成。掺入的杂质越多,多子〔自由电子〕的浓度就越高,导电性能就越强。;N型:ⅤA族元素掺杂
;P型半导体:流动的空穴密度超过导电的电子密度的非本征半导体。也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。
在纯洁的硅晶体中掺入三价元素〔如硼〕,使之取代晶格中硅原子的位子,就形成P型半导体。在P型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电。空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成。掺入的杂质越多,多子〔空穴〕的浓度就越高,导电性能就越强。;P型:ⅢA族元素掺杂
;3.3太阳能电池原理——PN结;;3.4太阳能电池工作原理;3.5太阳能电池结构组成;4.光伏产业链;4.光伏产业链;4.1工业硅生产;改进西门子法工艺:
1955年,西门子公司成功开发了利用氢气复原三氯硅烷〔SiHCl3〕在硅芯发热体上沉积硅的工艺技术,并于1957年开始了工业规模的生产,这就是通常所说的西门子法。
在西门子法工艺的根底上,通过增加复原尾气干法回收系统、SiCl4氢化工艺,实现了闭路循环,于是形成了改进西门子法——闭环式SiHCl3氢复原法;
将多晶硅料或单晶硅料在石英坩埚内融化,待化料稳定后,降低籽晶使其预热一段时间后,在进行拉晶。
经过引晶、缩晶、放肩、转肩、等径生长、收尾过程,即可生成单晶硅棒。;法单晶生产流程;;单晶硅炉;
取出。;引晶:下降籽晶使之与液面接触;缩晶调节拉速和温度,使籽晶拉出的晶体直径在4~6mm左右,保持一定时间,拉出100~150mm长的细颈。
放肩通过不时降温,使熔硅生长速度减缓,注意防止产生位错。如果放肩失败那么提渣一次,将细颈下部除去,从新引晶、放肩。放好的肩外观光滑平整,有同心圆装的起伏,晶向线连续。
转肩当直径快长到适宜的大小时,需进行转肩,转肩在距目标直径还差18mm左右时进行,直径一般在1692mm.;4.3.5拉晶过程简介;
Si的摩氏硬度为6.5,SiC的摩氏硬度为,钢丝摩氏硬度为5,因此靠钢丝缺乏以切断硅棒。
碳化硅:是切割硅棒的刃料,微粒呈菱形不是三角形。;4.4.1切片原理;4.4.2切片机;4.5电池片生产;4.5.2太阳能电池片工艺流程;太阳能电池组件定义
具有外部封装及内部连接、能单独提供直流电输出的最小不可分割的太阳能电池组合装置,叫太阳能电池组件,即多个单体太阳能电池互联封装后成为组件。;?;;西班牙太阳能方阵;;西班牙20MW光伏电站;南京南站太阳屋顶;
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