太阳常数：f=1.366KW/m2 （1瓦=1焦耳/秒） 表征的是到达大气顶（大气层上界）的总太阳能量（包含整个太阳光谱）值。
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太阳辐射——地球表面的太阳辐射
当入射到地球大气层的太阳辐射相对稳定时，影响地球表面辐射的主要因素是: 大气效应，包括吸收和散射 当地大气质量的不同，如水蒸气、云层和污染 纬度位置不同 一年中季节的不同和一天里时间的不同
1 e V 1 .6 0 1 1 2 0 J 9
能量与波长之间的关系： E（eV）=1.24/λ（μm）
通过上面的公式，可求出特定波长的光子的能量大 小。
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太阳辐射——太阳常数
定义：在日地平均距离处，与太阳光束方向垂直的单位面积上，单位时间内所接收到的 太阳总辐射能。这个常数的值及其光谱已经被定为标准值，叫作大气质量为零的辐射（ AM0）。
一般用波长（符号为λ）或相对应的能量（符号为E） 来描述一个光子的特性。 子的能量与波长之间存在反比例 关系，方程如下：
E=hc/ λ 其中h是普朗克常数，c表示光速。 当描述光子、电子等粒子时，共同使用的能量单位是 “电子伏特”（eV），而不是“焦耳”（J）。一个电子 伏 特的能量相当于把一个电子的电势提高一伏所需要的功， 所以
材料特点：均为半导体。
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太阳能电池的种类（按材料的种类区分）
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各种太阳能电池的效率（实验室电池）
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太阳能电池的发展趋势
太阳能电池发展瓶颈：效率、稳定性、成本。 以硅片为载体的光伏电池制造技术，其理论极限效率为29%，按目前的技术路线， 提升效率的难度已经非常大。 薄膜太阳能电池由于具有大面积沉积、低材料消耗及可在低成本基板上制作，有较大 的成本下降潜力的优点，其发展前景非常看好，成为阶段发展研究的重点。 第三代太阳能电池不断出现：染料敏化纳米晶太阳能电池成本仅为常规电池的1/8至 1/10。
典型的晴空时，大气对入射太阳光的吸 收和散射。
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太阳辐射——大气质量
大气质量被定义为光穿过大气的路径长度，长度最短时的路径（即当太阳处在头顶 正上方时）规定为“一个标准大气质量”。“大气质量”量化了太阳辐射穿过大气层时 被空气和尘埃吸收后的衰减程度。大气质量由下式给出：
式中θ表示太阳光线与垂直线的夹角，当太阳处在头顶时， 大气质量为1。
地球上仅接收到这些能量的22亿分之一。
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太阳辐射——光的特性
每秒钟地球接收到的太阳能是人类每年能 量需求的好几倍。我们每天能看到的光只是 从太阳发射然后进入地球的能量的一小部分 而已。太阳光是电磁波的其中一种形式，而 我们看到的可见光也只是我们右边显示的电 磁波普的一个小子集。
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太阳辐射——光子的能量
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太阳能电池的种类（按材料的种类区分）
单晶硅Single crystal silicon 多晶硅multi crystal silicon 非晶硅amorphous silicon，a-Si Ⅲ-Ⅴ族化合物（GaAs（砷化镓），InP（磷化铟），InGaP（磷化镓铟） ） Ⅱ-Ⅵ族化合物（CdTe（碲化镉），CuInSe2（铜铟硒）） 其它（如燃料敏化电池）
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为什么要研究太阳能电池
1、化石燃料终将枯竭，太阳能是地 2、环境污染日益严重。 球上大多数能源的终极来源。
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可再生能源简介
目前人类可利用的新能源包括太阳能、风能、地热能、水能、海洋能等。
太阳能发电
太阳能是最为 理想的可再生 能源和无污染能源。
水力发电
风力发电
地热能发电
潮汐发电
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太阳能电池的原理
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第二节 太阳辐射基本知识
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太阳能的来源——太阳辐射
日珥 色球层
光球层
太阳黑 子群
对流层 辐射层
太阳是一个炽热的大气球。核心区的气体被极度 压缩至水密度的158倍。在这里发生着核聚变，每秒 钟有七亿吨的氢被转化成氦。在这个过程中，每秒约 有大概相当于38300亿亿兆焦耳的净能量被释放。聚 变产生的能量通过对流和辐射过程向外传送。核心产 生的能量需要通过几百万年才能到达表面。
光伏太阳能电池基本知识
第一节 太阳能光伏电池产业背景 第二节 太阳辐射基本知识 第三节 半导体基本知识 第四节 太阳电池的特性 第五节 非晶硅薄膜太阳能电池
PLXin 2014年5月31日
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整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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第一节 太阳能光伏电池产业背景
A M co s 0 .50（ 5 9 1.0 7 67 2 9） 9 1 .3 .563 64
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地球表面太阳辐射——大气影响
大气效应在几个方面影响着地球表面的太阳 辐射。在光伏应用领域其主要长的较为强烈地吸收和散 射而导致光谱含量的变化。 分散的或间接的光谱组合被引入到太阳辐射 中。 当地大气层的变化引起入射光能量、光谱和 方向的额外改变。 这些影响如右图。
太阳能电池是一种直接将光能转换 为电能的光电器件，光电池的工作原理 是基于“光生伏特效应”。它实质上是 一个大面积的PN结，当光照射到PN结 的一个面，例如P型面时，若光子能量 大于半导体材料的禁带宽度，那么P型 区每吸收一个光子就产生一对自由电子 和空穴，电子-空穴对从表面向内迅速扩 散，在结电场的作用下，最后建立一个 与光照强度有关的电动势。
AM1.5是光伏行业的标准辐照度（相当于太阳光的角度48.20） 在实际估算大气质量的简单方法是：测量出高度为H的竖直物体 投射阴影长度S。
h：物体的高度 s：竖直物体投影 的阴影长度
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太阳辐射——大气质量
前节关于大气质量的计算是以假定大气层是一个平面层为前提的，但是由于实际上 大气层是弯曲的，下面的方程则考虑了地球的曲率：
上述的效应在几个方面影响了地球表面对太阳辐射的吸收。包括总的吸收能量 和光谱含量的变化，以及光射到地球表面的角度的变化。另外，还有关键的一点就 是，在不同的地方其太阳辐射的易变性也会有很大差别。易变性即受云层和季节变 化等地方因素影响，又受其它例如不同纬度白天的长短不同等因素影响。沙漠地区 由于当地云层等大气现象比较稳定而拥有较低的易变性。