太阳能电池及其应用技术分析

【摘 要】 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。本文则主要就太阳能电池和相关的应用技术进行详细分析，希望能够通过此次的理论研究对实际发展有所裨益。

【关键词】 太阳能  应用技术  环境

1 太阳能电池的类型及工作原理分析

1.1 太阳能电池的类型分析

按照不同的标准能够将太阳能电池分成不同的类型，按照结构对其进行分类主要能够分为异质结电池、同质结电池、光化学电池、肖特基结电池。以异质结电池为例，它主要是通过两种不同的半导体材料，在相接的界面上构成一个异质结的太阳能电池，倘若是两种异质材料晶格结构相近，以及界面的晶格匹配比较完好，那么就称为是异质面电池[1]。按照材料进行分类，就能够分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池。经过科学技术的发展现在已经有了新型材料的太阳能电池，例如燃料敏感化太阳能电池以及化合物半导体太阳能电池。

1.2 太阳能电池的工作原理分析

太阳能电池在工作原理方面主要是基于半导体光生伏特效应，然后将太阳能辐射能直接的转化为电能，在晶体中的电子数目总是和核电荷数相一致，故此P型硅以及N型硅对外部来说是电中性的。将其在太阳光下进行照射，只是被加热，在外部没有发生任何变化，尽管是光的能量通过电子从化学键当中得到释放，由此也会产生电子空穴对，而在短时间内又被捕获，就成了电子和空穴复合。针对不同的材料太阳能电池而言，光谱相应范围也有所不同，但在光电转换的原理是相同的[2]。在P-N结的内建电场的作用下，N区空穴向P区进行运动，电子则是相反进行运动，最终形成太阳能电池受到光面大量负电荷积累，在电池背面有大量正电荷积累，通过导线进行连接负载就能够有电流通过。

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[3]。

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[4]。

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。

太阳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

总而言之，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。

参考文献

[1]张世伟.薄膜太阳能电池技术及市场发展现状[J].科技创新与生产力，2012，（07）.

[2]王恩忠.薄膜太阳电池介绍及应用发展[J].新材料产业，2013，（09）.

[3]吴江宏，胡社军，王忆，范东华，李昌明.单晶硅太阳电池表面绒面制备及其性质研究[J].化工技术与开发，2014，（08）.

[4]于静，王宇，耿魁伟.晶硅太阳电池工业生产中制绒工艺与设备设计要点[J].电子工业专用设备，2013，（04）.

作者简介：杨丹（1986—），女，湖北省襄阳市人，工作单位：国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，职务：无，研究方向：太阳能跟踪、

发电。