太阳能光伏电池及其应用---复习资料

太阳能光伏电池及其应用 第一章 总论 １　点燃近代产业革命之火的是发明蒸汽机（1769年）的詹姆斯.瓦特。这就是煤炭文明的开始。此后固体的煤炭变迁为液体的石油、气体的天然气。 ２　19世纪中叶由埃特尼.勒努瓦发明的现代内燃机的雏形——汽油机是瓦特发明蒸汽机100年之后的事了。不久这一技术为内燃机及汽车的发明奠定了基础。 ３　1903年，作为汽车司机的莱特兄弟把汽油机装在飞机上，并试飞成功。 4 生态发电：不同于化石能源消费的原子能发电。例如：太阳能发电、风力发电。 5 三重矛盾的解决 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ：清洁能源的开发。 6 三重问题是指：伴随着能源的消耗，以及化石能源为主体的资源需求结构会造成对地球环境的破坏。 7 到达地球表面的太阳能，是通过几乎接近真空的宇宙空间，以电磁波的形式辐射过来的。 8 为什么从地面看到蓝天的原因：因为太阳辐射进入大气层以后，太阳光中的紫外线及蓝色高能量部分，由于空气中分子的漫反射而损失，所以从地面看天空是蓝色的。 9 太阳常数：若把地球到太阳的平均距离定为1.495*108km，在没有大气吸收和散射的地方，入射方向为垂直的1cm2平面上入射可得到的太阳辐射能力，定义为太阳常数。 10 太阳能到达地球的总辐射能量应该是太阳常数与地球表面投影面积的乘积。 11 人类从地球表面采集的能源约有99.98%余下的0.02%是地热能。 12 太阳能发电的独特特点：A没有运转部件，可以安静地生产清洁能源；B维护简单，容易实现自动化和无人化；C与规模大小无关，可按一定的效率发电；D由于是模板结构，易于产生规模化效益；E用扩散光也可以发电（这也是基于量子效应发电法的优点）；F光发电是对废弃能源的有效利用。 13 用太阳能电池将太阳能直接转换为电能的“太阳光发电装置”其本身的优点是：输入的太阳光线是储量无限的，并且“免费”。 第二章 太阳能电池的原理及装置物性 1 决定半导体光学性质最重要的波段是从红外光到可见光这一范围。 2 光引起的电子跃迁“门槛值”所需的能量，是由原子规则排列产生的结晶结构中的禁带宽度所决定的。 3 为什么说半导体的光学性质一般有很大的结晶光学常数：因为在光子学领域使用的是从可见光到红外光的波段，是半导体结晶中单位能级大小的1000倍以上，所以半导体的光学性质一般有很大的结晶光学从行数。 4 光生伏特效应：在半导体被光照射、产生光传导现象时，如果由光产生的载流子在不同位置具有不均一性，或者由于pn结产生了内部载流子的话，就会因扩散或漂移效应而引起电子和空穴密度分布不平衡，从而产生电力，这一现象就叫做光生伏特效应。 5 丹倍效应：若与光照射方向平行的实验 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 的厚度d与光的浸透深度相比较大时，多数的半导体会在实验材料的表面和内部之间产生电位差，这就是丹倍效应。 6 PEM效应：在引起丹倍效应的实验材料与光垂直的方向上加一个磁场，因为丹倍效应产生的扩散电流受到劳伦斯力的影响，就会产生空穴电力，这一效应就叫做PEM效应。PEM效应对于光传导效应较大、载流子移动量大的材料，表现得更为显著。 7 太阳能电池的原理：太阳能电池由于要接收太阳辐射光，所以具有很大面积的pn结二极管，引起光电效应必要的内建电场，就是利用了pn结的界面诱导电场。单晶硅太阳电池是由光透过薄的n型表面层和背面的p型层组成。光照射产生的电子-空穴对，由于pn界面间的内建静电场的作用，电子向上部电极集合、空穴向下部电极结合，在两电极间形成了内建静电场，产生了光电效应；另一方面，与照射光束密度（单位时间的光照射密度）成比例的电流，就会流到外部。 8 太阳能电池的转换效率：伊塔=（太阳能电池的输出功率/进入太阳能电池的太阳能）*100%。 9 国际电气规格标准化委员会IEC TC-82关于地面上使用的太阳能电池，定义太阳光线通过的空气质量条件为AM-1.5，输入光的功率为100mW/cm2，在负荷变化时最大电力输出与其的比值，用百分数表示，称为标称效率。 10 填充因子（FF）FF=最大输出功率/（开路电压*短路电压）。太阳能电池好坏的重要指标。 11 理论极限效率：太阳能电池的转换效率，从半导体材料的光吸收光谱求得的短路光电流密度和考虑了这种材料与太阳光谱整合限制后的转换效率，称为理论极限效率。 12 产生太阳能电池损失的主要原因：白白透过太阳能电池所用材料而不能产生载流子的部分和在表面反射或慢射损失的能力是最大的损失原因。（太阳能电池的损失包括可回收和不可回收）。 13 可以回收的能力中的损失部分大致可以分为：A由于光谱响应本来应该为有效光，却因表面反射而损失的反射损失；B由于光吸收生成的载流子中，太阳能电池的表面或者背面电极由于与环境复合造成的表面复合损失；C光生成载流子在半导体的体内复合形成的体内复合损失；D太阳能电池供给负荷的电力在电流流动时从电极到半导体容体内的电阻焦耳热的串联电阻损失。 14 电压因子损失：光生载流子由于半导体中的内建静电场产生漂移，所形成极化电场虽然变成了输出电力，但此时如果超过pn结对不纯物浓度决定的扩散电位VD，也得不到起始电力。也就是说，存在具有最低禁带宽度的损失，此损失叫做电压因子损失 。如何尽量抑制分类中的损失，是太阳能电池 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 技术的重点。 15 太阳能电池作用的四个基本功能：A光学整合（尽量将有效导入到半导体中的光能进行整合的功能也是非常重要的）；B光载流子的生成；C生成载流子的分极（由内部电场引起的光生成载流子的分极功能是最基本的过程）；D载流子的收集电极（为了发挥太阳能电池能量转换因子的作用，将光生成的电能有效输出到输出端的电极配置的设计也是重要的因素）。 16 与光载流子有关的半导体功能，A最重要的就是在受光部分尽量接受尽肯能宽的频率范围的光，并满足无反射条件，这一点可以通过使用导电膜，将折光率引入到半导体之中的方法。B还有进行表面的凹凸不平的设计，通过半导体内的多重反射，将入射光封闭在半导体内的方法。 17 提高太阳能电池的效率的方法：A尽肯能地减少能量转换过程中的各项损失；B尽肯能多地将太阳辐射的能量进行收集；C尽可能地扩大半导体中可收集到光的频率范围。 18 高效率化的原理机构与具体的技术： A入射到材料的光能的有效封闭：a无反射(AR)覆盖（减少表面反射损失）；b织构形表面凹凸不平处理(利用慢射增大有效浸透深度)；c内部界面电极的慢射处理BSR。 B光生载流子的有效收集和光电效果的增大：a异质结产生的少数载流子反射镜效应；b漂移型光起电效应，p-i-n结合、分层窗、分层不纯物覆盖；c超晶格的利用。 C光生成载流子的复合损失的减少：a光生成活性层的膜质的改善；b pn、pi、in结合以及异质结界面的复合引起的减少。 D直接电阻损失的减少（串联电阻）：a透明电极的低电阻对策；b电极开关的最优化；c隧道效应电极及其最佳配置设计。 E电压因子损失的减少（并联电阻）：a异质结减少少数载流子的界面复合；b漂移型光起电效应的利用；c其他BSF处理等。 F更宽光谱的光能的收集：a 4端子分层型太阳能电池；b 2端子分层型太阳能电池；c异质表面结合；d宽梳状窗的作用（异质结合、超晶格利用）。 第三章 单晶硅太阳能电池和太阳能电池模板 1 单晶硅太阳能电池的特点：A转换效率高，小面积转换效率为24%，10cm2可达到21%，在规模化生产中也可以达到15% ~18%；B基本技术已成熟；C可靠性高； 2 单晶硅太阳能电池制造工程由A电池片工程；B模板工程。 3 电池片工程大致可以分为如下三部分：A从原材料到单晶硅棒；B将单晶硅棒切断，加工成半圆片状；C形成pn结、加入电极，制成电池片。 4 单晶硅铸模的制造过程：原材料用硅砂（SiO2），还原为纯度为97%～98%的金属硅，将它和盐酸反应生成三氯氢硅，在还原、热分解，可得到纯度为7个九以上的多晶硅（棒状和粒状）。这一方法称为“集麦斯法”。 5 将上述多晶硅进行溶解，做成单晶硅，其方法有：A乔克莱尔斯基（CZ）法。是将熔融后的多晶硅与单晶硅的结晶进行接触，边缘慢旋转提拉，始结晶生长，最后得到长棒形状的单晶硅铸模；B浮游带熔融（FZ）法 6 单晶硅硅片的制造：A切片（内刀刃切割机或者线行锯）；B研磨（使其表面平滑；C腐蚀（由于切割面是被机械冲击过的，因此会残留结晶变形，是电气特性变坏，因此需用氟酸和硝酸进行腐蚀，使表面减薄10～20微米的程度，最终得到约为300微米厚的硅片。 7 n型层的形成方法有：A气体扩散法。（是将含磷的气体在高温（800～900℃的）下向硅片进行扩散，形成pn结，一般都是用这一方法）；B涂层扩散法。（是用含有磷的溶液代替气体进行图层和加热（900度）是磷向硅片中扩散形成pn结。具有简单易于大型化生产的优点）。 8 矩阵化（模板）：为了使太阳能电池能在室外使用，必须将多个电池片进行连接和封装，进行集成化。这一过程叫就叫矩阵化，。矩阵化后的集成电池叫模板。 9 电池片高效率化的方法：A入射光的有效利用（光封闭）。通过减反射膜减少表面反射，对表面的材料进行蚀刻，进行光封装；B光生载流子收集率的改善。BSF、超晶格的利用；C光生成载流子复合损失的减少。光生活性层的膜质改善，结界面的复合抑制；D直接电阻损失的减少。透明电极的低电阻化、集电极的最佳化；E电压因子损失的减少。BSF、漂移型光电效应的利用。 10 蚀刻的目的：A减少从表面进入的入射光的反射；B增加光电流。（单晶硅用碱、成金字塔形，多晶硅用酸、成半圆形，）。 11 BSF型电池片：在背场将不纯物进行喷雾处理，形成p+层，可以改善收集效率。这一结构叫做BSF。 12 p+存在的意义：由于p+层的存在，A在背侧面中产生了内建电场，可将少数载流子追回，从而减少复合损失；B可以在更长波长范围内改善收集效率。 13 HIT型太阳能电池：是由单晶和非晶硅进行叠层得到的新型太阳能电池。 14 与单晶硅太阳电池相比HIT的特点：具有表面和背面成对称结构的特点。 15 HIT太阳能电池片具有以下特点：A结构较简单，但可以得到较高的转换效率；B随着温度的上升有特性下降的特点，但与以前的结晶系太阳能电池相比，下降的较少，因此实际的发电量较多；C形成非晶硅过程的温度为200度以下的温度，与以前的扩散型结晶系太阳能电池的结合温度为900度相比相当低，可以节省能源；D为了实现表面和背面对称结构，减少热膨胀引起的缝隙，可以使用薄型基片代替硅片，节省资源；D 16 两面发电型最特别的有效应用是垂直安装。 17 太阳能电池模板的种类：A超级直线型（优点：良好的耐久性和可靠性，是目前实用化的太阳能电池的模板中使用最多的。）；B玻璃包装型（优点：比超级直线型具有更高的可靠性。缺点：重量太重。）；C次直线型（主要用于轻便携带时使用的太阳能电池模板。）。 18 太阳能电池的主要构成元素都包括：A表面保护材料（主要使用强化玻璃、透明材料和透明薄膜等）；B填充材料（广泛使用的是热可塑性树脂EVA，通常使用薄膜状的，这种材料在100度前后时，会软化并溶解，但加热到150度左右时又会重新固化（架桥）；C背面保护材料（主要使用塑料薄膜（分单层和多层）、金属板（铝、图层钢板）、塑料板、强化玻璃等）；D框架(轻便且对环境适应性良好的铝)。 19 太阳能电池模板的制造过程：A太阳能电池片；B加入一对金属片（称“爆带”通过焊接等方式安装）；C链接成排的多个电池片（将上一步的太阳能电池片在背侧链接起来。）；D压膜（将成排的多个太阳能电池片用填充材料EVA填充、用玻璃或者背面薄膜进行压膜处理，再安装用于保护模板周围的框架以及引出电流缆线的端子盒）；E框架及端子盒的安装；F I-V覆盖保护测定。 20 压膜分为两部分：A真空室；B加热装置。 21 压膜过程按顺序可以分为如下步骤：A在加入装置上将模板材料放置成重叠状态；B一边对上下的真空室进行排气，一边用加热装置对实验材料进行加热；C进行一定时间段排气、加热后，停止对上部真空室进行排气，打开阀门导入空气；D下部的真空室继续排气，由于上下的压力差，隔断的膜向加热装置一侧延伸，压迫实验材料，如此加热考约150℃时，EVA开始架桥。 22 采光型太阳能电池模板的组成：A采光（电池片和模板周围开数cm的缝隙）；B发电。 23 背面接触电池PERL结构的特点：A使用高品质的P型FZ单晶硅片；B为了提高电池片表面的光封闭效率，形成了倒金字塔形的蚀刻表面；C为了提高减反射膜的效率，采用了2层结构；D表面和背面的硅表面形成了较薄的钝化膜，降低了表面载流子的复合;E在钝化膜表面开设了小孔，由于在此形成电极，所以可以减少电极部分的金属和硅的接触面积；F在背面的孔周围进行高度喷雾（P+），实现了低电阻化并减少了复合。 24 OECO电池片结构的特点：A通过对电池片表面进行机械加工，可以得到深度约为20微米的垂直的沟，机械加工后，为了消除损伤，进行了蚀刻，也有再进行纹理化的；B在电池片表面的n+层上，形成很薄的氧化膜，然后再在其上面垂直的沟的侧面制备铝电极，为了钝化和防止反射，用PECVD发形成SiN膜；C因表面电极而引起的发电面积损失非常小、减反射膜性能好、电极和硅界面状态良好，可以得到高度转换效率。 25 目前硅晶体薄膜制造最引人注目的技术之一是快速热处理（RTP）. 26 RTP在半导体领域的应用实例有用紫外线灯对硅基片急速加热（在数百秒时间内加热至1000度）可以形成厚度为0.01微米以下的超薄型硅氧化膜。 第四章 多晶硅太阳能电池 1 目前，大部分多晶硅基片都是用所谓的铸造法生产的。 2 基片的品质及过程 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 指标：A缺陷密度和激光束；B粒界及表面的复合速度等。 3 基片技术中最引人注目的是基片的薄形化技术。 4 转换效率受粒径大小的影响非常大。 5 通过光电转换效率的方法：A将氮化硅膜用做表面钝化膜（对于高效率是不可缺少的）；B在表面进行蚀刻以增大其面积；C埋入型电极结构；D机械式V型沟加工；E网状印刷Al背面电场层的导入等。 6 表面钝化产生的两种效果：A首先是要等离子体对氢进行活化，然后对粒界进行钝化；B氮化硅膜中所含的固定载流子会产生表面电位，而由于表面电位的变化，会引起实际的表面复合速度下降。 7 有表面蚀刻结构所形成的光封闭效果的提高，是高效率化所不可缺少的。 8 异质基片上高品质叠层的多晶硅型薄膜技术，目前正在广泛研究的有A化学气相沉积（CVD）；B液相外延（LPE）；C固相结晶化（SPC）。 第五章 非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池 1 氢化非晶硅的优点：A连续制造且节能；B大面积；C重量轻;D有可能规模化生产。缺点：随着光照射时间的增长其转换效率会下降，产生Staebler-Wronski效应。 2 氢化非晶硅以及合金材料，用什么方法可以制造薄膜：A等离子体CVD；B反应活性喷涂；C热CVD；D光CVD等气相生长法。 3 氢化非晶硅系，其物性上的最大特点：是禁带宽度通常为1 .7～1.8eV比结晶硅要宽，结构混乱引起的光学跃迁动量守恒定律的缓和作用，使其在可见光范围内具有相当大的光吸收系数。 8 优良品质的氢化非晶硅的形成条件，需考虑如下条件：A用表面扩散容易的SiH3有选择性地导入生长表面；B为了促进反应活性物种的表面扩散，增高实际的表面温度，且保持较高的氢覆盖率。 9 微晶硅：在薄膜的生长过程中，如果可以制造这样的环境，即显著地促进非晶硅结构的缓和，例如制造供给高密度原子状态的氢，则非晶薄膜就会形成Si的结晶微粒（尺寸为直径数nm～数十nm）这样的材料就叫微晶硅。 10 固定光光栅法，是现在作为太阳能电池材料的最有效的评价方法。 11 关于载流子移动度，目前使用由TOF(膜垂直)以及变调光电流法（膜平行、垂直）进行评价的方法。 12 微晶硅的特性：A太阳能电池级的微晶硅是由包含非晶的50nm尺寸的微晶群体、具有（110）优先配位的宏观“有效微晶介质”层组成的，薄膜的电学及光电特性的概括由此决定。 13 非晶硅太阳电池的基本结构是pin结，作为其光电流活性层的i层与pn结合起来p/n跃迁区域想对应，有较大的内建静电场存在。在此区域，一般光照射时的载流子密度比黑暗（热平衡）时的值要大很多，因此不适用于单纯的少数载流子的概念，有必要将电子和空穴的输送作为由内建静电场产生的漂移项一起处理。 14 当i层厚度增加时，光吸收的数量及光电流也增加。 15 表面复合的影响，对于开路电压整个能带以及对于短路光电流和曲线因子，在特殊的高吸收领域（短波长）中有显著的影响。 16 扩散长度（Ln）/d越小，短路光电流Jsc=Jph（0）越低，Jph(V)的电压依存性就越显著。 17 高效率化的膜质及结合界面最佳化的有力评价手段是：DICE。（通过对此解析的发展，有可能求出在i层内某一位置生成的光载流子在以什么样的程度有效地产生光电流及光电流的空间分布，此解析被命名为DICE. 18 非晶硅载流子寿命短、且参杂后会变得更短，所以在pn结上几十显示有二极管特性，其光电效应也是很小的，作为太阳能电池是有问题的。 19 MIS型非晶硅太阳能电池的问题是：光电入射一侧由于有Pt的薄膜，所以有部分的光被吸收掉了，从而限制了电流。 20 p-i-n结合型非晶硅太阳能电池与受金属薄膜制模条件等敏感特性所左右的短键垒位型相比较，有如下的特点：A可以很好地得到大面积的太阳能电池的在现性；B在硅烷气体中调整磷化物等的参杂气体（为了控制价电子而添加少量不纯物）可以大面积地形成均质的半导体结;Cp-i-n各层的制造条件可以独立进行控制，结合部的电位分布设计是有可能的；D规模生产时，制造条件容易控制。 21 事实上，现在实用的非晶硅太阳能电池全部都具有p-i-n结构。 22 用于民用的太阳能电池，由于电流密度比较小，用覆盖等方法在电池片外部进行集成化。但室外用太阳能电池由于链接电阻太大不适用。必须用激光加工等方法通过电池片部分的元件分离和元件间的点结合进行集成化。 23 稳定效率：光照所引起的大部分特性的变化是在最初的一年中，以后其特性是稳定的。这时的光电转换效率叫做稳定效率。 24 在带边缘附近的光吸收系数是间接吸收形式，在很小的薄膜微晶硅电池片中，光封闭技术上微晶硅太阳能电池提高效率的核心技术。 25 光封闭只有在如下条件下才能达到：A背面的入射光没有吸收损失，被反射导入高反射层；B薄膜硅太阳能电池的表面导入织构化结构。 26 把pin电池片叠放起来得到的多层结合太阳能电池的效率不会显著降低，但可以提高电压。此时由于各层的分光响应是相同的，不可能会提高转换效率。 27 蜜月型太阳能电池：同样的Si在红外范围有分光响应的微晶硅太阳能电池和可视光范围中有响应的非晶硅太阳能电池叠加得到的太阳能电池叫蜜月型太阳能电池。 28 将分光响应不同的电池片进行组合，制造叠层结构的优点：A可以分割更宽幅度的光谱进行吸收；B可以更有效地利用光；C可以得到高的开路电压；D用非晶硅系材料多观察到的、由于光致衰退效应引起的光电转换特性下降率得到某种程度的抑制。 29 非晶硅/微晶硅/微晶硅 三层叠层，三层叠层是为了控制非晶硅顶部电池片薄膜厚度、且尽可能地抑制光致衰退效应的结构。 30 光致衰退试验条件：A AM-1.5；B 100mA/cm2的光照；C温度为48度。 第六章 CIS以及CIGS系太阳能电池 1 小面积电池片的转换效率为19.2%，是所有薄膜材料中最高的转换效率。 2 CIGS系半导体有如下特点：A光吸收系数极大（在可视光区域中，吸收系数可高达10-5/cm，厚度为1微米就有可能从分地吸收太阳光）；B与结晶硅不同，多晶粒界没有少数载流子的拦截，因此可以期待粒径为1微米大小的CIGS也有高的效率;C以CIGS为代表的除黄酮矿系之外还有Al系、S系等，种类丰富，能带工程的自由度也很高。 3 在CIGS光吸收层上，用溶液成长法可以产生CdS（厚度为70纳米）。CdS的溶液生长，是将镉盐/CS(NH2)2/NH3的水溶液，在60～80度的低温下形成的。 4 CdS的作用：A CIGS的光吸收层的表面由于残留有Cu2Se等金属相，因此对于CdS高电阻层产生的分路的降低是必要的；B由氨的蚀刻效果产生的表面氧化层以及Cu2Se是否有除去作用。 5 在CdS上，还要形成作为透明导电膜的ZnO。ZnO是用喷雾法或者MOCVD（有机金属气相生长）法形成的。作为窗面的CdS在波长范围中，可以得到非常高的收集效率。 6 实际上与禁带宽度相对应的开路电压的增加是在减少的。推测认为这是因为添加了Ga后，形成暗电流的缺陷能级密度增加造成的。 7 Na对于CIGS的效果可以从以下几点看出：A粒径增大的同时，可以促进（112）配位；B可以增加光吸收层的空穴浓度；C可以提高大面积基片的均一化；D可得到高效率的宽Cu/(In+Ga)比区域。 8 在制造CIGS薄膜太阳能电池的方法中，广泛使用了：A蒸镀法（三段法，优点：膜粒径大，缺陷也少。多用于高效率电池片的制作）；B硒化法；C喷雾法；D镀金法。 9 CIGS是较软的材料，因此不能用激光加工可以用机械扫描。 10 光电照射效应：在缓冲层中还没有用CdS电池片的报道，但在缓冲层中Zn系的电池片，存在着初期状态时性能较低，经过30min左右的光照射后，转换效率提高这一现象，被称为光照射效应。 11 CIGS太阳能电池，在室外对太阳光暴露时，可以表现出极其稳定的性能。不存在非晶硅太阳能电池所看到的光致衰退现象。因此，在测定性能是，常采用经过30min左右照射后再进行性能评价的方法。 12 新的缓冲层（不用Cd的缓冲层）的开发的意义：A首先是环境问题，对于环保的太阳能电池，还是应该考虑尽量避免使用Cd缓冲层；B其次使用CdS时，是为了开发出具有更高效率转换效率的缓冲层。 13 CdS的禁止带宽为2.4eV，这是500nm以下的短波长区域收集效率下降的原因。 14 一般在基片上制膜时，不希望在基片上有Na的扩散。 目前在不锈钢基片上形成的电池片可得到17.4%的转换效率，而在聚合物上仅为12.1%。将溶液生长ZnS用于缓冲层的电池片得到了接近18%的转换效率。 15 一般不管什么样的太阳能电池都可以进行聚光工作，提高转换效率。这时因为工作电流水平高，开放电压以及曲线因子就会提高。 16 从CIGS系有优良的耐放射性能可以看出，如果在AM0条件下的高效率化获得成功，极有可能成为未来宇宙空间太阳能材料。 17 小面积CIGS系太阳能电池的转换效率为19%，今后为了追求性能的提高，有望采用串联化。 18 CIGS系太阳能电池是以高转换效率为特征的。大面积模板的转换效率为10%，研究开发水平的转换效率为12%～14%。 第七章 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池 1 太阳能电池材料：是由元素周期表中的Ⅲ族元素和Ⅴ族元素组成的半导体。 2 化合物半导体的特色就是，即使是二元化合物，作为基础物性常数的近代宽度、晶格常数等分布广泛，进一步地，在三元或者四元混合晶体中，物性可以在很大范围内变化。 3 太阳能电池材料的禁带宽度为1.4～1.5Ev左右，认为是最合适的。 4 Ⅲ-Ⅴ化合物的特点：一般的Ⅲ-Ⅴ族半导体，由于残留偏向于离子性的共价键的稳定性，因此结晶缺陷少。可以达到化学量子论上的稳定性优良的完整且巨大的结晶及高纯度的延伸膜，且表面织构化也可以控制。 5 Ⅲ-Ⅴ化合物的特点决定的用途：A用作太阳能电池；B由于半导体的激光受体；C用于受光电池片等。 6 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳能电池的特点：A高效率；B耐放射性等。 7 Ⅲ-Ⅴ族系半导体太阳能电池的特点：A可期待更高的效率（具有1.4～1.5eV左右禁带宽度的半导体，适合于用作为高效率的太阳能电池材料）；B光吸收系数高，适合于薄膜化（化合物半导体多数是直接跃迁型，光吸收系数很大，因此有数微米的厚度就有望达到非常高的效率。太阳能电池能够变薄就有可能节约材料、电力）；C具有放射性损伤的特性；D温度特性优良适合于聚光工作（用凹凸镜聚光，减少太阳能电池材料的技术）。（聚光工作时温度的影响小，有可能达到1000倍以上的高聚光工作）；E有望得到波长响应宽带域化的高效率。 7 化合物半导体太阳能电池材料的重要特性参数：A多数载流子移动度、B电阻率；C少数载流子寿命；D扩散长度；E太阳能电池的复合效果。 8 化合物半导体太阳能电池优点：A高效率（GaSs以及InP的禁带宽度分别为1.42eV、1.35eV，与高效率最适合的1.4～1.5eV相近，故具有高效率的特点）；B轻量化；C低成本。 9 实现高效率化的方法：在异质表面结构中，通过插入禁带宽度的窗层，增加结合深度设定的自由度，就可以实现高效率化。 10 太阳能电池制作的方法：A液相外延（LPE）法；B金属气相生长法。 11 InP太阳能电池比Si及GaAs太阳能电池有优良的耐放射线特性。 12 InP太阳能电池适合于在严酷的放射线环境下航行的卫星。 13 大多数化合物半导体的能带结构都是直接跃迁型的，因此不容易产生太阳能电池特性的放射线衰退现象（在工作状态时，放射线衰退现象可以恢复）。间接跃迁型的硅就容易产生太阳能电池特性的放射线衰退现象。 14 InP具有优良的耐放射线性能的原因：一般半导体中的照射缺陷是原子空穴及晶格间原子和不纯物会合引起的复合缺陷，而在InP中，主要的照射缺陷(推断是原子空穴和晶格间原子的自由电子对)即使在室温下也容易移动，这就是其有优良的耐放射线性能的原因。 15 Ⅲ-Ⅴ族化合物电池片不仅因效率高的特长引人注目，而且有价格低、重量轻的特点，因此可以考虑进行薄膜化设计。 16 LPE法用简单的装置就可以实现高效率化，但在大规模生产和大面积化中没有优势。 17 MOCVD法由于在精密控制、大面积化及生产性能上有优势。现在，高效率的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体绝大部分都用MOCVD 法制造。 18 用凸透镜和反射镜的太阳光聚光技术，能够提高太阳能电池的转换效率，且可使太阳能电池材料的使用量下降，因此，具有节省资源、低成本化的特点。P137 19 低成本化的实现没有聚光工作室不可能实现的。 20 作为3结结构的太阳能电池，最理想的是禁带宽度为1.93eV/1.42eV/1.05eV材料的组合。可以考虑InGaP/InGaAs/Ge结构是现实的。作为4结结构的太阳能电池，2 eV/1.42 eV/1.05 eV/0.7 eV组合有望得到高效率，可以考虑（Al）InGaP/GaAs/leV/Ge等结构。 21 多结电池通过聚光方式有望得到转换效率为47%的超高效率。 第八章 色素增感型太阳能电池 1新型色素增感太阳能电池被叫做格雷茨尔电池（Graetzel Cell）。 2 色素增感型太阳能电池的发电原理与传统的pn结型太阳能电池不同。它是利用与叶绿素进行光感应电子移动机理类似的电子移动方式的发电机械装置进行发电。 3 色素增感型太阳能电池的特征：A较低的制造成本；B高转换效率；C受原材料资源的制约少（作为材料可以使用氧化物是其最大的优点）；D多种多样的色素增感太阳能电池是可能的；E废物再生利用型太阳能电池。 4 新型色素增感太阳能电池的工作原理：透过导电性玻璃基片的辐射太阳光，被用化学法固定在TiO2表面的增感色素所吸收。吸收了光伏Ru增感色素从准能及通过MLCT跃迁进入激发态，Ru增感色素的电子进入TiO2的传导层。其结果Ru增感色素被氧化，变为氧化态。这时，为了将增感色素上的跃迁电子有效地注入到TiO2层中，增感色素激发态的能级必须不小于半导体到带动能及。用高速分光法可以确定，电子的注入在10-15s内就可以有效地进行。注入半导体中的电子通过扩散经过导电性的玻璃基片（TCO）、链接线导入对电极。 5 用TiO2光电极，几乎不能吸收可见光，但在TiO2表面通过固定Ru增感色素，就可以大幅度地吸收可见光，从而实现光电转换。 6太阳能电池的性能=得到的总光电流*开放电压*（曲线因子/入射光） 7 新型增感太阳能电池的特点：根据选择不同的色素可以制造各种不同的透明太阳能电池。 8 光电极的制造方法：是将镀有碘的氧化泡沫作为导电性膜敷在玻璃板（FTO）上，然后将胶状的TiO2涂在上面，在450度进行焙烧，得到由10～30nm的TiO2纳米粒子的沉积所构成的10微米左右厚度的多孔物质膜所形成的。 9 为了实现光在TiO2微粒子的表面进行吸收和光电转换这一基本作用，需将Ru增感色素固定在表面上。 10 用异丙基钛作为原料制作TiO2多孔性薄膜光电极的步骤：A二氧化钛溶胶溶液的调制；B二氧化钛交织溶液的调制；C TiO2糊剂的调制；D TiO2多孔物质薄膜光电极大制作；E Ru增感色素的固定；F TiO2多孔物质薄膜光电极吡啶处理。 11 对电极的制作方法：是通过在氩气氛围中用喷镀法将铂附着在经过氟喷镀或的氧化泡沫导电性玻璃基片的表面而制成。再将此铂膜导电性玻璃基片对电极用氯铂镀酸的乙醇溶液处理后，在350度下进行焙烧，是Pt表面积增加。 12 电解质溶液的组成：碘30mM、碘化钾0.3M、亚胺铥盐、吡啶诱导体加入到乙腈溶液中得到的电解质溶液。 13 色素增感型太阳能电池的耐久性等长期性能的评价用密封后的电池。 14 作为目前课题残留下来的问题是关于封闭技术，主要是指在65度以上的高温稳定性的问题。 15 材料作为光电极使用的条件：作为光电极一般多使用TiO2，但如果具备增感色素及与电子载流子的电子授受到话，其他材料也可以当作光电极使用。 16 塑料太阳能电池的开发，主要是在熔点低的导电性塑料基片上如何形成二氧化钛光电极这一课题。目前，在导电性玻璃基片上形成二氧化钛多孔物质的膜，是通过在450度下进行焙烧完成的。 17 塑料太阳能电池的特点：轻、薄、小企鹅柔软。 第九章 太阳能电池在日常生活中的应用 1 太阳能电池在日常生活中的应用：A太阳能计算器；B太阳能手表；C交通系统的应用；D受灾、求助体系的应用；E换气扇；F庭院用灯；G玩具太阳能车，H汽车电瓶充电器；I一般充电器。 2 太阳能电池在日常生活中的真正应用是在1980年在计算器上的使用。这主要有两个原因：A是半导体集成电路IC、LSI的发展，使得电子产品消耗的电量大幅度下降，在室内灯光下，太阳能电池也能产生电力，可以充分地使计算器等电子产品正常工作；B是电子产品工作所必需的电压能从一个基片上得到，这样一种新的集成型非晶硅太阳能电池可以便宜地制造。 3 太阳能电池用到其他电子产品中的优点：A不产生对环境有不良影响的排放气体及有害物质，没有噪声；B不仅太阳光，在荧光灯、白炽灯等扩散光下也能发电；C不需要更换电池；D可以直接接到DC机械上；E在使用场合就可以发电，F以最简单的装置就可以直接发电。 4 太阳能电池用到其他电子产品上时的注意事项：A为了使产生的电与光的强度成比例，在进行太阳能电池的设计时有必要考虑所使用场合的光强度；B虽然叫做太阳能电池，但其原理是光电转换，只有遇到光时才能发电，没有蓄电池的功能。 5 太阳能电池应用在计算机上的理由：是因为液晶显示的计算器所消耗的电量小，即使在荧光灯下太阳能电池所产生的电量也能够充分地驱动，且计算器只有在有光的地方才能使用。 6 目前，计算器用的太阳能电池大部分用的是非晶硅太阳能电池。 7 太阳能手表：由于手表在黑暗的地方也必须工作，所以设计了由充电电池提供电力，太阳能电池再对充电电池进行充电的方法。 8 太阳能手表中一些元件的作用:用保护二极管防止电流流向太阳能电池，用充电控制电路防止充电电池充电过度。为了提高充电电池寿命也可采用电动双叠层电容代替充电电池。 9 用于太阳能手表的太阳能电池是非晶硅太阳能电池。使用理由是为了使太阳能手表很薄，且电池的的形成要可以自由变化，要根据手表的进步来要求用于太阳能手表的太阳能电池，而这些非晶硅太阳能电池都可以满足。 10太阳能电池与交通有关的应用，最初以指引方向的荧光照明电源为主。真正便利地开始普及是从高清晰度的LED和太阳能电池进行组合的产品开发开始的。 11 交通系统在产品设计时，根据设置场所的特殊性必须要考虑的几点：A太阳能电池的容量。山间或路面、路边等日照条件的把握和安全系数；B标准件的结构材质。放水结构、强度、排放气体、灰尘污染；C蓄电池的容量。充放电循环（充放电模式） 12 交通系统用太阳能电池的优点：有不因配电线路而延长工期或者省去蓄电池充电这一步骤的优点。 13 电动二重叠电容的优点：不使用重金属、可以在-40度～70度的范围内使用、充放电寿命长、可以快速充电的优点。缺点：有能量密度是铅蓄电池，镍氢电池、锂离子充电电池的十分之一的缺点。有望在重型汽车、燃料电池车等开发中取得进展的技术。 14 以防灾为目地、受灾时的应对系统的使用方法总结起来有如下几点：A包含平时利用的提高体系利用率；B具有蓄电池体系的维修保养(防止自放电的对策)；C灾害发生时的利用率和自立运转时的容易程度。 15 在日常生活中的应用还可能有扩展的方面，可以举出如下理由：A节省1次性电池更换的手续（便利性）；B与液晶及LED等电力低耗电器的组合（小功率太阳能电池）；C新型太阳能电池的出现（和无晶太阳能电池一样有形状上的自由度、人工光源下的充电）；D蓄电池方式的最佳化（电动二叠层电容、镍镉电池、镍氢电池、氧化银电池、铅电池）；E低消耗、高效率的充电控制电路的构成。 16 如今广泛普及是由于太阳能电池的成本下降、高清晰度LED的开发、电池更换手续的节省等与社会需求一致的原因。 第十章 住宅用太阳光发电系统 1 住宅使用太阳能发电系统引领着日本太阳能电池的生产和市场，其理由可以列举如下五个：A经济产业部根据日本土地价格高这样一个国情，将太阳能发电的普及促进事业当作最优先发展的事业，根据“住宅用太阳能光发电导入促进事业”设置了补助金 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ；B用户自发地为环境做贡献自愿负担费用；C电力公司同等价格剩余电力买入制度的实施；D厂家在价格降低方面的努力；E根据“独立行政法人新能源 产业技术综合开发机构（NEDO技术开发机构）”的技术开发支援。 2 住宅用太阳光发电导入促进事业中的系统单价分散的原因：A与新建住宅相比，以往建筑系统需要追回设置与屋顶形状吻合的系统，容易变得复杂且价格高，另外与屋顶形状也很有关系；B并且还要考虑屋顶辅助材料的建筑方法的不同。 3 在日本屋顶设置太阳能电池，要在接线盒上内置直流一侧开关，防止电流的逆向流动。 4 转换开关的作用；A将直流转换成交量；B还要控制将太阳能电池所产生的直流电力最大限度地引出，且不能对配电线路产生不良影响，也就是说，要达到保护系统的功能，所以取名为动力调节器。 5 电表设置了用户剩余电量出售和从电力公司采购电两种方式。 6 选择各种太阳光发电系统的步骤是：首先与瓦的类型相对应，选定最适合的设置方法，对应于屋顶形状，决定各种形状模板的数量，最后决定系统的容量。 7从屋顶上的太阳光发电系统的设置到地面设置系统按更多的基准进行评价。设置方法的评价标准有：A以建筑标准法为基础的评价标准；B防水性能；C耐风蚀性能；D耐用性；E耐积雪性能；F盐害地区的评价；G外光等。 8 与屋顶设置类型相比，模板、系统有必要更多地按照标准进行评价；A防火性能；B防水性能。 9 太阳光发电系统的分类：A独立型系统（无电化地域用）；B联系型系统（a经常联系型系统（1有逆向流动的系统（住宅用、产业用）；2无逆向流动的系统）；b切换型系统）。 10 动力调节器的功能：具有使太阳光发电体系所产生的电力不对电线产生不利的影响，也就是说保护系统的功能以及将太阳能电池所产生的直流电力最大限度地引出的控制功能。 11 直线型动力调节器的独创性、先进性如下：A直线数可以选择由2～5个系统，每个直线型中太阳能电池的模板数可以在6～12个的范围内进行变化；B也可以使用与直线型不同的太阳能电池种类（用直线型太阳光发电系统，可以使输出损失最小）。 12 对于今后的发展以下几个方面很重要；A原材料价格的降低；B通过商品开发扩大市场；C具有集中联系课题的解决；D再回收和再利用所产生的长使用周期；E可靠性和认证制度。 13 为了其原材料厂家正在进行一切努力。其手段主要有以下几种:A占模板一多半费用的发电部分电池片原材料价格的下降。必须进行电池片的大型化、薄型化、廉价材料的开发；B模板材料费用价格的下降。C转换效率的提高。 14 在现在的装有太阳光发电系统的住宅集中设置时，白天从太阳光得到的逆向电流流动很大，夜间由于没有了发电，一次电线的电力质量变动很大。 15 对正在推进的PV认证制度的构想如下所诉：A一太阳能电池模板为对象；B展开到动力调节器、蓄电池、连接箱等机械；C在扩大到太阳光发电系统。 第十一章 楼房用太阳能发电模板及其系统 1 楼房用建材一体型太阳能电池：以楼房为代表的建筑物中，具有建材功能且有良好的外形的、有示范性的太阳能电池的总称。 2 楼房用建材一体型太阳光发电系统的特点：A对象：以公共及产业用建筑物为主体；B形态特征：1 普通（标准）型；2 屋顶材料一体性；3 强化玻璃合成型（是采光型楼房的开口部分）等；C安装位置：屋顶（1 屋顶材料一体型；2 top light型。）D与住宅使用相比规模更大；E创意性可以产生新的经济价值：电池表面的颜色有从蓝色的多晶硅到在四角安装圆形黑色单晶硅等不同的种类；F采光型的特点。 3 从电池片间的间隙进来的太阳光引入到建筑内部的采光型模板具有以下的特点：A在两块强化玻璃之间的结晶系电池片用EVA膜夹住链接，在电池片的间隙及模板的周边可以得到适度的采光；B表面通常使用被强化了的高透光率的玻璃，即使有5～6nm的厚度，也可以将少量的太阳光吸收进来，另外可以和背面的玻璃仪器承受强度。为了能让背面也能清楚地看到外面的景色，且能够经久耐用，一般都采用玻璃；C采光部分的电池片由于吸收了一部分的太阳能，因此作为有吸收热辐射线的玻璃使用，可以达到使内部空调节能的作用；D为了提高隔热性能，通过与双层玻璃的组合，使用三块玻璃（联合复层化），通过密封的空气层作为隔热层，可以达到节能的效果，还可以达到防止结露的目的；E窗户上使用房檐等时，有可能同时获得内部适度的遮挡效果和采光效果；F使用天窗及火车站的阳台屋顶等时，可以不要白天的照明，只按照晚上的照明费用来计算。 4 电池片的选定：被使用的电池片一般是结晶系，多晶、单晶多数为125mm角及150mm角。电池片表面的颜色及外观是否好看、背面的灰色尽量浅且没有色斑等，可以满足建筑师的要求。 5 进一步提高采光型模板价值的方法 ：A没有窗框的模板；B大型模板；C搞耐久性措施（以无窗框为目的的模板通常与强化玻璃进行组合是其基本的方法）；D与屋顶绿化并存；E适用于学校教室的窗檐；F与公园、绿地、生物园等的并存。 6 为什么说无框模板作为太阳能电池是合适的加工法，这是因为其有以下两个特点：A没有使用框架时所产生的阴影，因此对发电性能不产生影响；B不会因框架而产生雨水及灰尘的滞留等特点。 7 EVA有可能成为可以期待的唯一安定的中间膜是因为：A不管雨天时有多少白雾，晴天时都会变得清洁；B在实际的雾天不起白雾，也不会引起电气设备的漏电现象；C不会引起最近的EVA变黄等麻烦。 8 关于屋顶绿化有如下的效果：A从植物以及土壤层扩散出来的水分，可以吸收蒸发潜热，因此可以防止产生热岛效应；B由植物生长及土壤层起到的隔热效果可以使内部的空调达到节能的效果；C由于植物生长产生的庭院性能及辅助治疗的效果。 9 真是土壤上用藤架的造型设置采光型太阳能电池。这样做的有点有：A庭院功能的增加，在可以避雨的基础上，还可避暑，可以提高快速适应型；B易于维修保养，可以减少水分的蒸发，防止夏天的干枯，也可以防止冬天的霜害；C可以达到减少二氧化碳的效果。 10 在绿化部分的正上方设置采光型时，应注意以下事项：A由于几乎可以隔断紫外线，因此有必要在生长的植物种类方面进行考虑；B由于不再需要雨水，因此有必要考虑其他途径的散水源，由于植物上容易堆积灰尘，所以必须有相应的对策；C设置植物后，要注意是作为屋顶这一对象，因此要符合有关屋顶的规定。 11 作为在造型上面下功夫的例子可以考虑如下的方法：A难面的窗户上方设置水平的BIPV，可以确保其上部的采光；B为了遮挡西下的太阳，可以通过将窗户的外侧设置成朝西方的纵向型窗户，用采光型模板、无窗框结构，可以同时确保采光和夏天西部光线的遮挡；C在窗户和窗户间的墙壁部分（腰部）及朝西的壁面的外侧空隙间通过垂直设置，可能提高造型性能，且可以通过安装隔热性能的壁材，实现隔热的功能；D从屋顶上面空出一定距离进行设置，通过这样稀疏的放置，可以提高隔热效果，且模板下部可以用作绿化部分或其他功能。 第十二章 空间太阳光发电 1 宇宙空间的特特征：A失重；B有丰富的太阳能；C超高的真空及可能100%吸收热辐射的宇宙黑洞；D有良好的视野。 2 单晶半导体的制造还没有实施，其理由是：是现在的空间往返高度为300～400km，其真空度为10-6Torr左右，而MBGE法必须要求10-11Torr，条件不充分。 3 21实际材料技术革新的多层化薄膜产品及被叫做微电子学的大面积的薄膜制造所必需的蒸发法、喷镀以及IBD在10-6Torr左右就可以充分进行，宇宙空间环境是完全可以满足此条件的。 4 宇宙空间的魅力：A宇宙是没有氧气的空间，因此可以认为是各种元素的高纯度制造的最佳场所，且宇宙空间与地球上的超高真空相比也是“免费”的；B现在建设工厂的土地是无偿的，且浮在无重力空间的各种材料，不必受自重的影响，轻易就能移动，因此建设费用可以便宜。 5 宇宙太阳能发电的构想方式：A太阳能电池光发电方式；B巨型聚光镜的聚光型光-热发电方式（必须要有热泵及透平发电机等有运动部件的机器）。 6 太阳光发电所的优点：A没有可运动部件，容易做到运转、维护的自动化及无人化，且寿命长；B相当于单位重量的发电量比热发电大；C不管规模大小，都可以用一定的效率发电；D电力控制比热发电容易，容易与系统发生联系。 7 宇宙发电计划的特点：A宇宙中一年间的日辐射能量比地球上要大4～11倍；B由于日照固定不变，系统控制简单、维护费用低；C在无重力、真空的宇宙中建筑材料费与地面相比相当便宜；D宇宙空间中，没有因氧气而引起的材料性能的衰退，耐久性优良；E几乎没有因大规模集成化引起的热公害等环境保护问题。 8 以下对宇宙太阳能电池目前的开发状况进行论述：主要包括：在宇宙环境下对于太阳能电池性能衰退现象的对策、太阳能电池矩阵的大容量化和轻量化等、随着宇宙计划高度的不断提高，对太阳能电池的要求也会越来越大。宇宙太阳能电池开 发的一个领域，是太阳能电池的厚度减少的同时，连接太阳能电池作为矩阵时的模板化、矩阵的展开方法及系统整体的轻量化，还有矩阵的带电及阴影的影响等，还要继续地进行研究开发。 9微波发送接收系统的技术要求：A形状小且重量轻；B耐用年限长；C工作可靠性极高；D转换效率高。 10 整流天线既不会产生有毒气体也没有废弃物，也不需要冷却水。 11 MBGE法成为多晶的理由是：由蚀刻得到的金字塔形的山和谷的距离只有约1微米左右，因此可以认为在结晶核和成长层之间不形成温度差。 12 太阳能繁殖器：最初只是用很小的规模进行宇宙开发，如果成功，使用能源就可能在制造新的太阳能电池，得到的太阳能电力可以在用于新的太阳能电池制造。也就是说，就像在田里播撒农作物的种子，然后让其在太阳能的作用下慢慢成长，再将新的更多的种子生长出来一样如果能在宇宙空间连续地提供太阳能和从宇宙空间得到材料供给，就可以达到无限多的电能。根据这一概念产生电能的方法，正好与有太阳能供给地球上生物体系的繁殖功能相类似，所以被称作太阳能繁殖器。 13 作为MBGE技术的宇宙发电所计划目前的一个最大特点是：A这种太阳能电池的能量回收时间仅有两年左右；B无论多么小规模的发电系统从开使的生物学繁殖功能，有可能逐渐地成为大的系统。 第十三章 太阳光发电的展望 1 新能源*产业技术综合开发机构：NEDO。