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这就是 p-n 结

作者:admin发布时间:2020-10-02 04:37

  太阳能发电技术介绍_其它_职业教育_教育专区。太阳能发电基本常识介绍 太阳能主要利用方式 主要内容 一、概述 二、太阳能光伏发电 ? 太阳能光伏发电工作原理 ? 离网光伏系统 ? 并网光伏系统 三、太阳能热力发电 ? 槽式热力发电装置 ?

  太阳能发电基本常识介绍 太阳能主要利用方式 主要内容 一、概述 二、太阳能光伏发电 ? 太阳能光伏发电工作原理 ? 离网光伏系统 ? 并网光伏系统 三、太阳能热力发电 ? 槽式热力发电装置 ? 塔式热力发电装置 ? 碟式热力发电装置 二、太阳能光伏发电 图1 光伏发电系统示意图 光伏发电系统组成: ? 太阳能电池组 ? 太阳能控制器 ? 蓄电池 ? 逆变器 太阳能发电系统 太阳能发电 太阳能发电系统 太阳能电池板 铅蓄电池 逆变器 太阳能发电系统 2.光伏系统中各设备在光伏系统中的作用: (1)太阳能电池方阵:在有光照(无论是太阳光还是其他 发光体产生的光照)情况下,电池吸收光能,产生光生电 压,即将光能转换成电能,称为“光生伏特效应”。一般 太阳能电池为硅电池,分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太 阳能电池和非晶硅太阳能电池。 单晶硅太阳能电池 多晶硅太阳能电池 非晶硅太阳能电池 太阳电池分类 按照基体材料分类: ●晶硅太阳电池 包括:单晶硅和多晶硅太阳电池 ●非晶硅太阳电池 ●薄膜太阳电池 ●化合物太阳电池 包括:砷化镓电池;硫化镉电池; 碲化镉电池;硒铟铜电池 等 ●有机半导体太阳电池 单晶硅太阳电池 多晶硅太阳电池 非晶硅太阳电池 按照结构分类: ●同质结太阳电池 ●异质结太阳电池 ●肖特基结太阳电池 ●复合结太阳电池 ●液结太阳电池等 按照用途分类: ●空间太阳电池 在人造卫星、宇宙飞船等航天器上应用的太 阳电池。由于使用环境特殊,要求太阳电池具 有效率高、重量轻、耐辐照等性能。 ●地面太阳电池 在地面上应用的太阳电池。 ●光敏传感器 光照射时,太阳电池两极之间就能产生电压。 连成回路,就有电流流过,光照强度不同,电 流的大小也不一样,因此可以作为传感器使用。 航天器上的光伏系统 火星车 按照工作方式分类: ●平板太阳电池 ●聚光太阳电池 平板太阳电池 聚光太阳电池 聚 光 太 阳 电 池 2.1 太阳能光伏发电的工作原理 太阳电池(solar cell)是 以半导体制成的,将太 阳光照射在其上,太阳 电池吸收太阳光后,能 透过p型半导体及n型半 导体使其产生电子(负极) 及电洞(正极),同时分 离电子与电洞而形成电 压降,再经由导线 光电效应原理-光生伏打效应 ● 硅原子的外层 电子壳层中有4个电子。受到 原子核的束缚比较小,如果得到足够的能量, 会摆脱原子核的束缚而成为自由电子,并同 时在原来位置留出一个空穴。电子带负电; 空穴带正电。 ● 在纯净的硅晶体中,自由电子和空穴的数目 是相等的。 硅原子示意图 ●在硅晶体中每个原子有4个相邻原子,并和每 一个相邻原子共有2个价电子,形成稳定的8 电子壳层。 ●从硅的原子中分离出一个电子需要1.12eV 的能量,该能量称为硅的禁带宽度。被分离 出来的电子是自由的传导电子,它能自由移 动并传送电流。 硅原子的共价键结构 ●如果在纯净的硅晶体中掺入少量的5价杂质磷 (或砷,锑等),由于磷原子具有5个价电子, 所以1个磷原子同相邻的4个硅原子结成共价键 时,还多余1个价电子,这个价电子很容易挣脱 磷原子核的吸引而变成自由电子。 ● 所以一个掺入5价杂质的4价半导体,就成了电 子导电类型的半导体,也称为n型半导体。 ●在n型半导体中,除了由于掺入杂质而产生大 量的自由电子以外,还有由于热激发而产生 少量的电子-空穴对。然而空穴的数目相对于 电子的数目是极少的。 ● 所以在n型半导体材料中,空穴数目很少,称 为少数载流子;而电子数目很多,称为多数载流 子。 n型半导体 ●同样如果在纯净的硅晶体中掺入3价杂质,如 硼(或鋁、镓或铟等),这些3价杂质原子的 最外层只有3个价电子,当它与相邻的硅原子 形成共价键时,还缺少1个价电子,因而在一 个共价键上要出现一个空穴,因此掺入3价杂 质的4价半导体,也称为p型半导体。 ● 对于p型半导体,空穴是多数载流子,而电子 为少数载流子。 P型半导体 ●若将p型半导体和n型半导体两者紧 密结合,联成一体时,由导电类型相反 的两块半导体之间的过渡区域,称为 p-n 结。在 p-n 结两边,由于在p型区 内,空穴很多,电子很少;而在n型区 内,则电子很多,空穴很少。由于交界 面两边,电子和空穴的浓度不相等,因 此会产生多数载流子的扩散运动。 ●在靠近交界面附近的p区中,空穴 要由浓度大的p区向浓度小的n区 扩散,并与那里的电子复合,从 而使那里出现一批带正电荷的搀 入杂质的离子。 ● 同时在p型区内,由于跑掉了一 批空穴而呈现带负电荷的搀入杂 质的离子。 ● 同样在靠近交界面附近的n区中,电子 要由浓度大的n区向浓度小的p区扩散, 而电子则由浓度大的n区要向浓度小的 p区扩散,并与那里的空穴复合,从而 使那里出现一批带负电荷的搀入杂质 的离子。 ● 同时在n型区内,由于跑掉了一批电子 而呈现带正电荷的搀入杂质的离子。 ●于是,扩散的结果是在交界面的两 边形成一边带正电荷而另一边带负 电荷的一层很薄的区域,称为空间 电荷区。这就是 p-n 结。在 p-n 结内,由于两边分别积聚了负电荷 和正电荷,会产生一个由正电荷指 向负电荷的电场,因此在 p-n 结内 ,存在一个由n区指向p区的电场, 称为内建电场(或称势垒电场)。 ●太阳电池在光照下,能量大于半 导体禁带宽度的光子,使得半导 体中原子的价电子受到激发,在p 区、空间电荷区和n区都会产生光 生电子-空穴对,也称光生载流子 。这样形成的电子-空穴对由于热 运动,向各个方向迁移。 ●光生电子-空穴对在空间电荷区 中产生后,立即被内建电场分 离,光生电子被推进n区,光 生空穴被推进p区。在空间电 荷区边界处总的载流子浓度近 似为0。 ●在n区,光生电子-空穴产生后, 光生空穴便向 p-n 结边界扩散, 一旦到达

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