太阳能期末复习

11届太阳能期末考试重点第1页共7页太阳能期末复习填空题第一章（1）太阳能是地球上一切能源的来源。（2）地面接收到的太阳能辐射包括直接辐射和散射辐射。（3）太阳能可以转换的能量形式的主要种类有热能、生物化学能、机械能、光能和电能等。第二章（1）从结构方面分，太阳电池主要可以分为同质P-N结电池、肖特基（MS）电池、MIS电池、MINP电池、异质P-N结电池等。其中，同质P-N结电池自始至终占着主导地位；从材料方面分，主要有硅系太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、有机半导体薄膜太阳能电池、纳米晶化学太阳能电池等；从材料外形特点方面分，可分为体材料和薄膜材料。（2）固体材料按照导电性能，可分为导体、半导体和绝缘体。（3）晶硅太阳电池分为单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。第三章（1）杂志原子进入半导体内部主要通过两种途径：替位式扩散和间隙式扩散。（2）生产晶硅太阳电池组件时敷设层次由下向上依次是：玻璃、EVA、电池、EVA、玻璃纤维和背板。（3）地面用太阳电池组件长念累月运行于室外环境，保证额定寿命在相当长的时间内通常要求15年以上其电性能不发生严重的衰退（通常要求15年以上）。（4）晶硅太阳能电池模拟冰雹试验所用的钢球大约重227g，对组件盖板材料为钢化玻璃的下落高度为100cm，对优质玻璃的下落高度为50cm。第四章（1）光伏玻璃的生产可以分为两类：压延玻璃和浮法玻璃。（2）凝胶的干燥力主要来自3个方面：凝胶表面气固界面能的减少，凝胶内部液固界面能的减少和二次分布力。（3）目前除去湿凝胶中的溶剂的方法大体上可以分为两类：超临界干燥法和非超临界干燥法。（4）玻璃的应力根据其存在的特点，分为暂时应力和永久应力。第五章（1）太阳电池对TCO镀膜玻璃的性能要求有：透光率、光陷阱、导电性能、激光刻蚀性能和耐候性与耐久性。（2）最常采用的非晶硅太阳电池的结构是P—I—N结构。（3）太阳光谱中的能量分布较宽，主要部分由0.3~1.5μm的波长范围组成。第七章（1）固相晶化技术包括晶核的形成、晶核长大成晶粒。（2）硅薄膜与玻璃的膨胀系数不同，硅薄膜的膨胀系数为2.4410-6/℃，而玻璃的膨胀系数为3~810-6/℃。（3）分子内部的运动状态可以分3部分：分子的电子运动状态和电子能级、构成分子的诸原子之间的振动和振动能级、分子的转动和转动能级。（4）不同波段的电磁波与物质作用时有不同的效果。①微波与物质作用时，使物质分子转动并产生热量。②红外线与物质相互作用时，使物质分子振动。③光子能量为1.7~3.1eV，11届太阳能期末考试重点第2页共7页使核外电子发生跃迁。④紫外线光子能量为3.1~124eV，比可见光更容易使核外电子发生跃迁。⑤X射线使核外电子电离出质子电子对，发生康普顿效应。第八章（1）太阳电池的电压要超过蓄电池工作电压的20%~30%，才能保证给蓄电池正常供电。蓄电池容量应比负载日耗量高6倍以上为宜。（2）蓄电池的充电方式主要有恒流充电、恒压充电、脉冲快速充电和智能充电。（3）在光伏系统中有两种基本的控制器类型：分路控制器和串联控制器。名词解释第二章载流子：自由电子的数量越多，或者它们在电场的作用下有规则流动的平均速度越高，电流就越大，这种运载电量的粒子称为载流子。能带：由原子轨道所构成的分子轨道的数量非常大，以至于可以将所形成的分子轨道的能级看成是连续的，即形成了能带。费米能级：OK（开氏温度）时电子在能带中所占据的最高能级称为费米能级。禁带：价带和导带之间不存在能级的能量范围叫做禁带。带隙：禁带的能量宽度便成为带隙。本征半导体：纯净的半导体称为本征半导体。本征激发：在室温条件下，或者从外界获得一定的能量（如光照、升温、电磁场激发等），部分价电子就会获得足够的能量而挣脱共价键的束缚，成为自由电子，这称为本征激发。空穴：自由电子移动后在原来共价键中留下的空位称为空穴。电子—空穴对：在本征半导体内部，自由电子与空穴总是成对出现的，因此，将它们称为电子—空穴对。非平衡载流子：处于非平衡状态的半导体，其载流子比平衡状态时多出来的那一部分载流子称为非平衡载流子。N型半导体：在本征半导体材料中掺入V族杂质元素（磷、砷等），杂志提供电子，使得其中的电子浓度大于空穴浓度，就形成N型半导体材料。P型半导体：在半导体材料中掺入Ⅲ族杂质元素（如硼等），使其中的空穴浓度大于电子浓度，成为P型半导体材料。内建电场：正负电荷区形成了一个从N型半导体指向P型半导体的电场，称为内建电场。P—N结：由于浓度梯度的存在，势必会发生电子的扩散，即电子有高浓度的N型半导体材料向低浓度的P型半导体材料扩散，在N型半导体和P型半导体的界面形成P—N结。少子寿命：由于少数载流子存在一定的寿命，即少子寿命。迁移率：载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度。短路电流：太阳电池从外部短路时测得的最大电流。开路电压：受光照的太阳电池处于开路状态，光生载流子只能积累于P—N结的两端产生光生电动势时在太阳电池两端测得的电势差。最大功率：当负载Rm使太阳电池的功率输出为最大时，它对应的最大功率Pm。填充因子：填充因子FF是衡量太阳电池输出特性的重要参数，它是最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比，是代表太阳电池在连接最佳负载时，能输出的最大功率的特性，其值越大表示太阳电池的输出功率越大。11届太阳能期末考试重点第3页共7页第四章光伏压延玻璃：也称超白布纹（绒面）玻璃，具有高太阳光透过率、低吸收率、低反射率、低含铁量等优异特性，是最理想的太阳能光电、光热转换系统封装材料，能极大地提高光电、光热转换效率。浮法玻璃：将高温融化的玻璃液漂浮在重金属液面，通常是锡液面上，借助这两种液体的表面张力和重力的共同作用，使玻璃液获得抛光成形，因其使用漂浮法成形，故称为浮法玻璃。光伏玻璃减反膜：硅体太阳电池表面对入射太阳光的反射损失高达30%以上，为了减少这种反射损失，提高转换效率，在玻璃上制备减反膜。钢化玻璃：太阳电池的封装玻璃需要钢化以提高抗冲击、防碎裂性能，钢化后成为钢化玻璃。低辐射玻璃：既能让室外太阳能、可见光透过，又像红外线反射镜一样，将物体二次辐射热反射回去的镀膜玻璃。第五章TCO薄膜：主要包括金属铟、锑、锌和镉的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，具有禁带宽、可见光谱曲光透射率高和电阻率低等特性。PECVD法：是化学气相沉积方法的一种，它是在低压化学气相沉积过程进行的同时，利用辉光放电等离子体对过程施加影响的技术。单结非晶硅异质结太阳电池：是指在迎光面采用宽带隙的非晶碳化硅膜来代替带隙较窄的非晶硅做窗口的结构。叠层薄膜太阳电池：在制备的非晶硅P、I、N层单结太阳电池上再制备一个或多个微晶甚至多晶P、I、N层子电池。电池尺寸效应：集成型非晶硅太阳电池的分立电池原本是一个整体，是用光刻技术将它们组合而成的大面积太阳电池。第七章固相晶化技术：是指固态下的非晶硅薄膜的硅原子被激活、重组，从而使非晶硅薄膜转化为多晶硅薄膜的晶化技术。常规炉子退火：在真空或者高纯氮气保护下把非晶硅薄膜放入炉子内退火，使其由非晶态转变为多晶态。光退火：通过卤钨灯发光所释放的能量使薄膜从非晶态到多晶态。第八章逆变器：将直流电转换为交流电的一种电源转换装置。光伏建筑一体化：把光伏发电系统安装在现有的建筑物上，或者把光伏发电系统与新的建筑物同时设计、施工、安装，既能满足光伏发电的技能，又与建筑物友好结合，甚至提升建筑物的美感。问答题：（假如时间不够，每道题后的具体解释可以熟悉一下不用背）第一章1、为什么要用太阳能？答：考虑到环境保护的目标，大力发展可再生能源是最佳选择。而选择太阳能的原因：（1）普遍：到处都有太阳能，可直接开发利用。（2）无害：清洁能源无污染。（3）巨大：能量巨大。（4）长久：在地球存活时间内，取之不尽用之不竭。11届太阳能期末考试重点第4页共7页2、太阳能的优势和优点：P8答：太阳能发电具有清洁性、绝对的安全性、资源的相对广泛性和充足性、长寿命以及易于维护等其他常规能源所不具备的优点。光伏能源被认为是21世纪最重要的能源，光伏发电对解决人类能源危机问题具有重要的意义。第二章1、太阳电池原理过程：答：当光线照射太阳能电池表面时，一部分电子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成电位差，当外部接通电路时，在该电压作用下将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程实质是：光子能量转换成电能的过程。2、太阳能自身的概念：P10答：利用光伏效应直接将光能转换成电能的电池称为太阳电池。3、太阳电池的特点和分类：P19答：特点：（1）它不受地域限制，有阳光就可发电。（2）发电过程是简单的物理过程，无任何废气废物排出，对环境基本上没有影响。（3）太阳电池静态运行，无运转部件，无磨损，可靠性高，没有任何噪声。（4）发电功率由太阳电池决定，可按所需功率装配成任意大小。（5）既便于作为独立能源，也可与别的电源联网使用。（6）寿命长（可达20年以上）。（7）太阳电池重量轻、性能稳定、灵敏度高。（8）太阳寿命达60亿年，因而太阳能发电相对来说是无限能源。（9）它是一种通用的电力技术，可以用在许多或大或小的领域，可用在任何有阳光的地方，可以安装在任何物体的表面，也可以集成到建筑结构中，容易实现无人化和全自动化。分类：（1）从结构方面分：同质P-N结电池、肖特基（MS）电池、MIS电池、MINP电池、异质P-N结电池等。（2）从材料方面分：硅系太阳电池、多元化合物薄膜太阳电池、有机半导体薄膜太阳电池、纳米晶化学太阳电池等。（3）从材料外形特点方面分：体材料、薄膜材料。第三章1、晶硅太阳电池生产的工艺流程：P26答：（1）硅片切割：线锯首先把硅棒切成方块，然后切成很薄的硅片。（2）硅片的清洗：用清洗剂清洗硅表面的油、砂、重金属粒子、有机物等污渍。（3）制绒：用机械刻槽、化学腐蚀法提高硅表面对太阳光的吸收，减少表面反射。（4）扩散：硅表面杂质浓度高于内部，形成浓度差，将杂质扩散到硅片中。（5）等离子边缘刻蚀：采用高频辉光放电反应，产生活性粒子，与刻蚀材料反应而除去。（6）去磷硅玻璃：利用氢氟酸与二氧化硅作用，将磷硅玻璃去除。（7）制备减反射膜：用SiO2、ZnS、SiNx或它们的组合沉积一层减反层。（8）制作电极：采用真空蒸镀、化学镀镍、铝浆印刷烧结等制作正负电极。（9）烧结：印刷在基片上的浆料需通过烧结工艺形成厚膜导体。（10）测试：主要测试太阳电池的光电转换效率、开路电压、短路电流等。2、影响太阳电池效率的因素以及为什么会影响？P33答：（1）光谱的影响：太阳光是由不同频率的光组成的，不是所有频率的光线都能正好产生电子-空穴对；由于光电效应现象，光子能量小时不能产生电子-空穴11届太阳能期末考试重点第5页共7页对，光子能量大时浪费了多余的能量。（2）晶格缺陷和复合中心的影响：由于晶格缺陷和复合中心使大量产生的电子-空穴对重新复合，不能实现光电转换。（3）电池表面对光的反射的影响：并不是所有照射到太阳电池组上的光线都被吸收，还有一部分被反射造成能量损失。（4）环境的温度的影响：随着温度的升高，P-N结附近的活性层减薄，使电池电压和转换效率下降，因此，相同的光照情况下，硅电池在冬天的效率高于夏天。（5）负载情况的影响：太阳电池的输出电压取决于负载的工作电压和功率大小，以及蓄电池标称电压等因素。当负载阻抗合适时，太阳电池的工作效率最好。3、提高电池效率的方法即如何减少不利因素的影响：P33答：（1）激光刻槽埋藏栅线技术：用激光刻槽的方法可在表面制作倒金字塔结构。（2）埋层电极、表面钝化等：通过这些技术减少光生载流子的复合损失，提高载流子的收集效率来提高太阳电池效率。（3）单双层减反射膜：用优化凹凸表面方式减少光的反射及透射损失，以提高太阳电池效率。（4）背表面场的形成：制造背P-N结通常采用丝网印刷浆料在网炉中热退火的方法。（5）发射区形成和磷吸杂：发射区的形成一般采用选择扩散，长时间磷吸杂过程可使一些多晶硅的少子扩散长度提高两个数量级。4、太阳电池组件的形成和特点