太阳能电池基础
光伏发电系统最核心的部件是太阳能电池。太阳能电池是以半导体材料为基础的一种具有能量转换功能的器件,所以我们有必要首先了解一些半导体的基础知识。在此基础上,进一步掌握太阳能电池的发电原理、电输出特性以及制作工艺等。
3.1.1半导体及其主要特性
固体材料按照它们导电能力的强弱,可分为导体、绝缘体和半导体三类。导电能力强的物体叫做导体,如金、银、铜、铁、铝等,其电阻率在1CT8?1(T6的范围内。导电能力弱或基本不导电的物体叫做绝缘体,如橡胶、塑料、木材、玻璃等,其电阻率在1m的范围内。导电能力介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体,如锗、硅、砷化镓、硫化镉等,其电阻率约为10-5m。半导体材料与导体和绝缘体的不同,不仅仅在于电阻率数值上,而且还在于它在导电性能上具有如下一些特点。
(1)掺杂特性在纯净的半导体中掺人微童的杂质,其电阻率会发生很大的变化,从而显著地改变半导体的导电能力。例如,纯硅中掺入磷杂质的浓度在1m-3范围内变化时,它的电阻率就会从104fl.m变到室温下在纯硅中掺人百万分之一的硼,硅的电阻率就会从2.14X103f2?m减小到0.004fl*m左右。在同一种材料中掺人不同类塑的杂质,可以得到不同导电类型的半导体材料。
(2)温度特性温度能显著改变半导体材料的导电性能。一般来讲,半导体的导电能力随温度升高而迅速增加,也就是说半导体的电阻率具有负的温度系数。例如,锗的温度从200’C升高到300‘C,其电阻率就将降低一半左右。
(3)环境特性半导体的导电能力还会随光照而变化,即光电导现象。另外,一些特殊的半导体,在电场和磁场的作用下其电阻率也会发生变化。
家用太阳能光伏电源系统推广应用的历史和现状 半导体材料的晶体结构
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