太阳能电池及其应用技术分析

李雪涛

摘 要：随着当前我国的经济不断发展，对资源的需求量会愈来愈大，加强对可再生能源以及相关技术的发展及应用对推动我国的绿色发展有着重要作用。太阳能电池的相关技术应用正是很好的新能源替代不可再生能源的典型示范，故此要能够在这一方面的理论研究及实践进一步的加强。

关键词：工作原理；应用；技术分析

1 太阳能电池的工作原理

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P-N结。

当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程

太阳电池能量转换的基础是结的光生伏特效应。当光照射到pn结上时，产生电子一空穴对，在半导体内部结附近生成的载流子没有被复合而到达空间电荷区，受内建电场的吸引，电子流入n区，空穴流入p区，结果使n区储存了过剩的电子，p区有过剩的空穴。它们在pn结附近形成与势垒方向相反的光生电场。

光生电场除了部分抵消势垒电场的作用外，还使p区带正电，N区带负电，在N区和P区之间的薄层就产生电动势，这就是光生伏特效应。此时，如果将外电路短路，则外电路中就有与入射光能量成正比的光电流流过，这个电流称作短路电流，另一方面，若将PN结两端开路，则由于电子和空穴分别流入N区和P区，使N区的费米能级比P区的费米能级高，在这两个费米能级之间就产生了电位差。可以测得这个值，并称为开路电压。由于此时结处于正向偏置，因此，上述短路光电流和二极管的正向电流相等，并由此可以决定电位差的值。

2 太阳能电池的制作、性能及应用技术分析

2.1 太阳能电池的制作与性能分析

太阳能电池的硅材料原料是石英砂，将其放入到电炉中用碳加以还原能够得到冶金硅，好的冶金硅在纯度上能够达到百分之九十八到九十九。太阳能电池的制作过程主要就是：将切好的硅片表面可能有油脂及金属屑等污染物，通过化学剂进行清洗。然后将切割的硅片表面留下切割损伤，通过表面腐蚀去除。在表面硅片基础上能够制作P-N结，这是比较关键的一个工艺，空间用太阳能电池的电极通常是采取真空蒸镀以及光刻技术制备，制备栅线电极遮光面积小能够提高短路电流以及转换的效率，然后进行测试分档。

太阳能电池的标准测试温度在二十五摄氏度，但在实际的工作温度却要高很多，开路电压随温度的升高而降低，温度升高一摄氏度电压就会降低2―2.6mV，填充因子随着温度的升高而降低，短路电流随着温度的升高会在一定程度上升高。从这些方面的情况进行综合来看，太阳能电池的转换效率会随温度的升高而降低。在温度不发生变化的情况下，光强度的增加，短路电流呈线性增大，而此时的开路电压会呈现对数的增加。

2.2 太阳能电池的应用技术分析

太阳能电池最大功率跟踪技术的实现应用，实质上是动态寻优的过程，通过对太阳能电池当前的输出电压以及电流的检测，得到当前太阳能电池输出功率，然后和已经储存前一刻的功率相比较，进行舍小取大，然后再次的检测和比较，这样就能够将太阳能电池动态的工作在最大的功率点上。

太阳能发电应用领域中，尽可能提高太阳能电池板的输出功率，太阳能电池输出特性为非线性，并受到光照强度以及环境温度影响。其中最大功率跟踪在太阳能电池中的应用方面，主要体现在独立光伏发电系统上，负载所消耗的能量，均是通过太阳能电池发电系统进行提供的，所以太阳能电池方阵光照射时所产生的电力是系统中的主要能量来源。

而在并网光伏发电系统方面，这一光伏系统的最大特征就是太阳能电池组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网要求的交流电后直接接入公共电网。太阳能电池组件在阴雨天气或者是晚上没有产生电能，以及产生的电能不能满足实际的需求负载，就可通过电网进行供电。

太陽能发电由于受到昼夜以及晴雨等诸多因素的影响，故此能够对其进行分散进行，太阳能电池已经日益成为家用电器的能源心脏。其中太阳能电话就是以太阳能作为主要能源的无线电话，它通过顶端安装太阳能接收板，可不断给电池进行充电，只需要在阳光下充电几个小时就能够使用十多天。

近些年的太阳能电池利用在技术上不断的得到突破，使得太阳能光电池的商业化应用要比人们预想的要快。最初的太阳能电池主要是用在人造卫星以及军用航海等领域，在这些方面发挥着重要的作用。当前人们已经能够对太阳能电池的光电效应和利用有了很大程度的了解，这些也是太阳能电池发展的一个重要因素。

3 结语

随着我国在可持续发展观的理念逐渐深入背景下，走可持续发展道路已成为必然，通过对可再生能源的充分利用不仅能够起到保护自然资源的作用，同时也能够起到对环境的保护作用。太阳能作为取之不尽用之不竭的纯净能源，对其进行开发利用在近些年的发展过程中愈来愈受到人们的关注。

参考文献

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（作者单位：英利能源（中国）有限公司）