【】薄膜太阳能电池概况及工作原理及其特性

薄膜太阳能电池概述

薄膜电池，顾名思义，就是将一层薄膜制备成太阳能电池。它使用的硅极少，因此更容易降低成本。同时，它不仅是一种高效能源产品，还是一种新型建筑材料，更容易与建筑完美融合。在国际市场硅原料持续紧缺的背景下，薄膜太阳能电池已成为国际光伏市场发展的新趋势、新热点。

模块结构

薄膜太阳能组件由玻璃基板、金属层、透明导电层、电气功能盒、胶粘材料、半导体层等组成。

类型

非晶硅（a-Si）、纳米晶硅（nc-Si、微晶硅、mc-Si）、化合物半导体 II-IV [CdS、CdTe（碲化镉）、CuInSe2]、颜料敏化染料（染料敏化太阳能电池） )、有机导电聚合物（有机/聚合物太阳能电池）、CIGS（硒化铜铟）。. 等待

薄膜太阳能电池结构及原理分析

光伏发电是利用半导体技术将太阳光直接转化为电能。太阳能是一种清洁高效的可再生能源，可广泛应用于家庭发电系统和大型商业光伏项目等诸多领域。

晶体硅是太阳能电池量产中最常用的原材料，通常包括单晶硅和多晶硅。目前，晶体硅太阳能电池约占整个太阳能市场的90%。

在各类薄膜太阳能电池中，有望实现硅基薄膜、CIS和CdTe的规模化生产。其中，稀有金属硒用于CIS薄膜太阳能电池的制造过程中，使得大规模生产成本相对较高。而且CIS的生产工艺非常复杂，这也给量产带来了一定的困难，所以时间还没有完全成熟。至于CdTe薄膜太阳能电池，由于其原材料中的“镉”已被证明是一种致癌物质，与太阳能电池的绿色能源特性有些矛盾。此外，其原材料中的“碲”也比较昂贵。因此薄膜太阳能电池结构，硅基薄膜电池更适合大规模生产。

光伏电池的工作原理及其特点 光伏电池的工作原理

在N型硅片表面，通过扩散掺杂一些P型杂质，形成PN结，即为硅光伏电池。例如，当照射在 PN 上时，当光子能量 hv 大于硅的禁带宽度 E 时，价带中的电子跃迁到导带，产生电子-空穴对。由于PN结阻挡层的电场方向指向P区，在任何势垒层的电场作用下，光激发电子向N区外移动，光激发空穴移动到P区之外。PN结两面平行形成电位差，P区带正电，为光伏电池正极，N区带负电，为光伏电池的负极。随着PN结上的光强增加，更多的空穴流向P区，更多的电子流向N区，从而增大了硅光伏电池两侧的电位差。如上所述，在光的作用下薄膜太阳能电池结构，产生一定方向、一定幅度的电动势的现象称为光伏效应。

硅光伏特性

1.2.1 光照属性

不同强度的光照射在光伏电池上，光伏电池具有不同的短路电流Isc和开路电流Voc，如图1所示。从图1可以看出，短路电流Isc-光强Ev特性是一条直线，即在大的光强范围内短路电流与光强呈线性关系，而开路电压是非线性的，当光强较小时。，约20mW/cm2时，短路电压趋于饱和。因此，为了用光伏电池测量或控制光的强度，应该使用光伏电池的短路电流特性。

1.2.2 硅光伏的光谱特性

图中为硅光伏电池和硒光伏电池的光谱特性曲线。显然，不同的光伏电池的光谱曲线峰值位置不同。例如，硅光伏电池的峰值波长约为0.8μm，硒光伏电池的峰值波长约为0.54μm。硅光伏电池的光谱范围很宽，在0.45～1.1μm之间，硒光伏电池的光谱范围在0.34～0.75μm之间，即只对可见光敏感。

值得注意的是，光伏电池的光谱曲线形状和覆盖范围不仅与光伏电池的材料有关，还与制造工艺有关，并且随着环境温度的变化而变化。

1.2.3 光伏电池的温度特性

光伏电池的温度特性如图3所示。从图中可以看出，开路电压随温度升高迅速下降，短路电流随温度升高缓慢增加。因此，即使用光电池制成的测量仪表作为传感器，即使采用Isc-Ev特性，在被测参数不变的情况下，仪表的读数也会随着环境温度的变化而漂移。因此，仪器必须采取相应的温度补偿措施。. ;

硅光伏电池的结构和工作原理

硅光伏电池是一种可以直接将光能转化为电能的半导体器件，如其结构图所示。它本质上是一个大面积的半导体PN结。硅光伏电池的基材是一片P型单晶硅薄片，其厚度在0.44mm以下，在其表面形成一层N型光接收层热扩散法，形成基底与受光层的交点。PN结。在N型层的受光层上制作网格状的负极，在受光面上均匀地覆盖一层减反射膜。率达到90%以上，硅光伏电池短路电流增加25%-30%。

基于硅材料的硅光伏电池可以使用单晶硅、多晶硅和非晶硅制造。单晶硅光伏电池是目前应用最广泛的类型。它有两种类型：2CR 和 2DR。其中，2CR型硅光伏电池由N型单晶硅制成，2DR型硅光伏电池由P型单晶硅制成。

硅光伏电池的工作原理是光伏效应。当光照射在硅光伏电池的 PN 结区域时，半导体中的光生电子-空穴对被激发。PN结两侧的光生电子-空穴对，在内电场的作用下，多数载流子不能通过势垒。层，少数载流子可以通过势垒层。结果，P区的光生电子进入N区，N区的光生空穴进入P区，从而使各区的光生电子-空穴对分离。N区光生电子的积累使N区带负电，P区光生电子的积累使P区带正电。P区和N区之间产生光电动势。当硅光伏电池接入负载时，光电流从P区通过负载流向N区，从负载获得功率输出。