2 組件原材料介紹

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1、第二章主要原材料介紹第一節(jié)晶體硅電池片一、半導(dǎo)體物理知識硅材料主要特性semiconductor電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負(fù)的電阻溫度系數(shù)的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。導(dǎo)體室溫時電阻率約在10-5～10+7歐/米之間，溫度升高時電阻率指數(shù)則減小。1、硅原子結(jié)構(gòu)硅（Si）原子序數(shù)為14，即它的原子核周圍有14個電子，按照如圖1所示分層軌道排列。圖1圖22、能帶分布在孤立的原子中，電子只能在各個軌道運行，不同軌道的能量不同。在晶體中原子的距離很近，相鄰原子的電子軌道相互重疊相互影響，每個原子電場相互疊加。如圖2所示。3、硅摻雜定義1）為獲取需要的材料，人們將某種雜質(zhì)加到半導(dǎo)體材料

2、中的過程叫摻雜；2）把5價電子磷摻雜到純凈的硅晶格后，多出1個自由電子、約0.04eV的能量，從而產(chǎn)生電子導(dǎo)電運動，同時磷原子缺少1個電子而變成帶正電的磷離子，由于磷離子在晶體中起放電作用，所以把5價磷稱為施主型雜質(zhì)，也叫做N雜質(zhì)；3）把3價電子硼摻雜到純凈的硅晶格后，少出1個自由電子，所以要從硅原子價鍵中獲取1個電子來填充，同時硅原子產(chǎn)生1個空穴，而變成帶負(fù)電。所以把3價硼稱為受主型雜質(zhì)，也叫做P雜質(zhì)。圖3二、太陽能電池結(jié)構(gòu)如圖（4），常規(guī)硅太陽能電池結(jié)構(gòu)簡述為：1、P層為基體為基區(qū)，厚0.18-0.3mm；2、P層上的N層為頂區(qū)，也稱為發(fā)射區(qū)，厚度為0.2-0.5

3、μm，它為重?fù)诫s；3、P層和N層的交界處為PN結(jié)；4、N層頂區(qū)上形成的歐姆接觸電極稱為上電極。它有母線與若干子?xùn)啪€構(gòu)成；5、基體下層形成的歐姆接觸電極稱為下電極；6、上下電極均為金屬材料制作，其功能是將電能引出（正面主柵線表面是銀漿，經(jīng)過高溫處理后，和硅片形成銀硅合金結(jié)；背面是鋁膜燒結(jié)，主柵線經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后形成銀鋁合金結(jié)）；7、在電池受光面有一層減反射膜，是為了更好吸收陽光（硅片在印刷之前要對正面進(jìn)行腐蝕處理，形成許多“金字塔”式的表面，增加電池片的受光面積，各個金字塔面互相反射，有效地激活電池片的內(nèi)部）。圖4三、太陽能電池發(fā)電原理1、用于太陽能電池的半導(dǎo)體材料是一種

4、介于導(dǎo)體和絕緣體之間的特殊物質(zhì)，和任何物質(zhì)的原子一樣，半導(dǎo)體的原子也是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成，半導(dǎo)體硅原子的外層有4個電子，按固定軌道圍繞原子核轉(zhuǎn)動。當(dāng)受到外來能量的作用時，這些電子就會脫離軌道而成為自由電子，并在原來的位置上留下一個“空穴”，在純凈的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。如果在硅晶體中摻入硼、鎵等元素，由于這些元素能夠俘獲電子，它就成了空穴型半導(dǎo)體，通常用符號P表示；如果摻入能夠釋放電子的磷、砷等元素，它就成了電子型半導(dǎo)體，以符號N代表。若把這兩種半導(dǎo)體結(jié)合，交界面便形成一個P－N結(jié)；2、太陽能電池的P－N結(jié)就像一堵墻，阻礙著電子和空穴

5、的移動。當(dāng)太陽能電池受到陽光照射時，電子接受光能，向N型區(qū)移動，使N型區(qū)帶負(fù)電，同時空穴向P型區(qū)移動，使P型區(qū)帶正電。這樣，在P－N結(jié)兩端便產(chǎn)生了電動勢，也就是通常所說的電壓。這種現(xiàn)象就是“光生伏打效應(yīng)”。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。3、在PN結(jié)交界面處N區(qū)一側(cè)帶正電荷，P區(qū)一側(cè)帶負(fù)電荷，空間電荷區(qū)中自建電場的方向自N區(qū)指向P區(qū)。由于光照可以在空間電荷區(qū)內(nèi)部產(chǎn)生電子－空穴對，它們分別被自建電場掃向N區(qū)和P區(qū),就如同有一個電子由P區(qū)穿過空間電荷區(qū)到達(dá)N區(qū),形成光致電流。在空間電荷區(qū)附近一定范圍內(nèi)產(chǎn)生的電子－空穴對，只要它們

6、能通過擴(kuò)散運動到達(dá)空間電荷區(qū),同樣可以形成光致電流,光照產(chǎn)生的電子和空穴擴(kuò)散運動所能走的距離為擴(kuò)散長度。光致電流使N區(qū)和P區(qū)分別積累了負(fù)電荷和正電荷，在PN結(jié)上形成電勢差,引起方向與光致電流相反的N結(jié)正向電流。當(dāng)電勢差增長到正向電流恰好抵消光致電流的時候，便達(dá)到穩(wěn)定情況，這時的電勢差稱為開路電壓。如果PN結(jié)兩端用外電路連接起來，則有一股電流流過，在外電路負(fù)載電阻很低的情況，這股電流就等于光致電流，稱為短路電流。四、太陽能電池特性1、光電轉(zhuǎn)換效率η%評估太陽電池好壞的重要因素；2、單體電池電壓V：0.4V——0.6V由材料物理特性決定；3、填充因子FF：評估太陽電池負(fù)載

7、能力的重要因素。FF=(Im×Vm)/(Isc×Voc)×100%；其中：Isc—短路電流，Voc—開路電壓，Im—最佳工作電流，Vm—最佳工作電壓；4、標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)與環(huán)境溫度地面：AM1.5光強(qiáng)，1000W/m2，t=25℃；5、溫度對電池性質(zhì)的影響，例如：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,AM1.5光強(qiáng)，t=25℃某電池板輸出功率測得為100Wp,如果電池溫度升高至45℃時，則電池板輸出功率就不到100Wp。五、太陽電池的運輸、貯存在有外包箱的情況下貯存條件為：通風(fēng)、干燥、相對濕度小于60%、溫度不高于30℃,要求單獨存放，貯存期限半年。第二節(jié)EVA一、EVA的介紹1、