摘要
本文含有两方面的研究内容：选择性发射极太阳电池的研究和光伏工程最
佳倾角的设计研究。第一部分，概述了太阳电池的基本原理；阐述了选择性发射
极单晶硅太阳电池的原理及工艺；设计了选择性发射极太阳电池结构，以SiO_2
为阻挡层，通过光刻，进行一次磷扩散，实现了选择性发射极的制作。到目前为
止，获得了2×2cm~2选择性发射极单晶硅太阳电池的最高转换效率为13.2％。第
二部分，基于Hay的天空散射异质分布模型，从理论上推出了任意倾角、方位
角接收面上的总太阳辐射量计算公式；用C语言编写出了最佳倾角的计算程序。
应用该理论及计算程序设计了云南丽江固定式联网光伏方阵的最佳倾角。计算结
果表明，方位角为正南方向时，丽江固定式联网光伏方阵的最佳倾角为34°；方
位角偏东32°，最佳倾角为26°；第二种方案（方位角偏东32°）的年发电量比第一
种（正南）减少3.91％。
Tow parts are included in the paper: The study on the single crystalline silicon
selective emitter solar cell and study on optimum slope design in PV engineering. In
the first part. the basic principle of the solar cell is summarized, the theory of selective
emitter solar cell is expounded, the structure has been designed and the single
crystalline silicon selective emitter solar cells were manufactured with the process of
the diffusion Si02 barriers. photolithography and one phosphorous diffusion. So far.
for 2x2cm2 single crystalline silicon, the highest efficiency is 13.2%. In the second
part, based on Hay's anisotropic diffuse radiation model, a general theoretical total
solar radiation formula has been derived, which can used to calculate the total
radiation on the sloped surface for arbitrary slope and azimuth angle and a program
has been developed with C language of computer, which can be used to calculate the
annual total radiation and the optimum slope. The theory and the program have been
applied to design a fixed grid-connected PV system optimum slope in Lijiang, Yunnan,
China. The calculations bring out the results that the optimum slope of a fixed
photovoltaic array is 340, when it faces south and that the optimum slope is 260, when
its azimuth angle is equal to 320 from south to east. 3.91% of the annual output of the
PV system will be reduced for the second scenario (azimuth angle is equal to 320
from south to east).
引文
[1]赵富鑫、魏彦章主编，《太阳电池及其应用》，国防工业出版社，1985．2，P1
[2]王家骅、李长健等编著，《半导体器件物理》，科学出版社，1983。10，P332。
[3]李申生，《物理学与太阳能》，广西教育出版社， 1999．10，P94-95
[4]Mark M. Koltun, Solar Energy Materials and solar cells, Vol.44(1996)293-317
[5]刘祖明等，“太阳电池研究现状及发展趋势”，《中国第六届光伏会议论文集》，云南昆明，。2000．10，P266
[6]崔容强等，“新千年中国太阳光伏的曙光”，《中国第六届光伏会议论文集》，云南昆明，2000．10，P263
[7]王长贵，“中国光伏发电产业市场”，太阳能学报，1999年特刊，P287
[8]李杰吾，“聚光跟踪常规单晶光伏系统的产业化趋势”，《中国第六届光伏会议论文集》，2000．10，P287
[9]K.Misiakos,F.A.Lindholm,Solar Cells 17(1)(1986)626
[10]H.Boubekeur, M.Boumaour, Computationl Material Science, Elsevier, Amsterdam,submitted
[11]J.Szlufcik et al, Appl, Phys. Lett.59(13),P1583,1991
[12]J.Horzel, J.Szlufcik,J.Nijs 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 May 2000, Clasgow, UK
[13]J.H.Bultman,R.kinderman,J.Hoomstra, M.Koppes 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 May,UK
[14]L.Debarge,J.C.Muller, B.Fgortet 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 May 2000,Clasgow, UK
[15]J.Horzel,J.S.Sivoththaman,J.Nijs 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 May 2000,Clasgow, UK
[16]安其霖等编著《太阳电池原理与工艺》上海科学技术出版社1984．10P1
[17]李申生编著《物理学与太阳能》广西教育出版社1999．10P97
[18]王家骅、李长健等编著《半导体器件物理》科学出版社1983。10P333。
[19]陈庭金，“关于PN结光伏理论的若干问题—评‘硅太阳电池旁路电阻的简便测量’”，太阳能学报，1992，Vol．13，No．3，P310
[20]赵富鑫、魏彦章主编，《太阳电池及其应用》，国防工业出版社，1985．2 P83
[21]明师范学院物理系太阳能研究室编，《半导体太阳电池译文集》，P11
[22](日)过高辉著、权荣硕等译，《太阳能电池》，1989．1 P33-34
[23]王书荣，硕士毕业论文，“高效多晶硅n+/p-p+型太阳电池的研究”，1998．6P9
[24]H.Boubekeur, M.Boumaour "Impact of lateral juction on selective emitter solar cell performance", Solar Energy Materials&Solar Cells, 56(1998)7-15 P7-15
[25]J.Horzel,J.Szlufcik,J.Nijs 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 May 2000, Clasgow, UK
[26]J.Horzel 16th European Photovoitaic Solar Energy Conference, 1-5 May 2000, Clasgow, UK
[27]J.H.Bultman,R.kinderman 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 1-5 May 2000, Clasgow, UK
[28]J.Szlufcik, H.E.elgamel Appl.Phys. Letter.59(13),P1583,1991
[29]K.MISIAKOS and F.A.LINDHOLM, Solar Cells, 17(1986) 29-52 P47
[30]H.Boudekeur, M.Boumaour Solar Energy Materials & Solar Cells (1998)7-15
[31]K.MISIAKOS and F.A.LINDHOLM, "Toward a systematic design theory for silicon solar cells using optimization techniques", Solar Cells, 17(1986) 29-52 P31
[32]Freerk J.Bisschop, Leendert A.Verhef, and Wire C.Sinke IEEE Trans Electron Derives,Vol.37,p358,1990
[33]K.MISIAKOS and F.A.LINDHOLM, "Toward a systematic design theory for silicon solar cells using optimization techniques", Solar Cells, 17(1986) 29-52 ,P36
[34]J.Adel Alamo and R.m.Swanson, IEEE Trans. Electron Devices, 31 (1984) 1878
[35] K.MISIAKOS and F.A.LINDHOLM, "Toward a systematic design theory for silicon solar cells using optimization techniques", Solar Cells, 17(1986) 29-52, P39
[36] 安其霖等编著，《太阳电池原理与工艺》，上海科学技术出版社，1984．10 P181～182
[37] 王家骅、李长健等编著，《半导体器件物理》，科学出版社，1983。10 P350。
[38] 陈庭金，“硅太阳电池的掺杂浓度”，昆明师院学报 (1982)
[39] 陈庭金，“太阳电池P-P+结和背反射器的实验研究”，云南师范大学学报，1989．9(2)，P43～48
[40] 第一机械工业部整流器研究所编，《可控硅整流工艺设计手册》，上海人民出版社，1977．9
[41] 王书荣硕士毕业论文“高效多晶硅n+／p-p+型太阳电池的研究”1998．6P14～15
[42] 赵富鑫、魏彦章主编，《太阳电池及其应用》，国防工业出版社，1985．2 P165
[43] J.R.Hauser, P.M.Dunber, "Performance Linitations of silicon solar cells", IEEE Trans., ED-24, No.4,299(1977)
[44] 王履芳、陈庭金，太阳能学报，“太阳电池减反射膜的最佳光学匹配”，1989．10(1)：110-117
[45] H．F．沃尔夫编著，《硅半导体工艺数据手册》，国防工业出版社，1975．9 P68
[46] 厦门大学物理系半导体物理教研室编《半导体器件工艺原理》，人民教育出版社，1977．6 P354～356
[47] 丁兆明等编写《半导体器件制造工艺》，中国劳动出版社，1995．4 P93
[48] (日)高桥清等。《太阳光发电》。北京：新时代出版社，1987
[49] (日)过高辉，《太阳能电池》，机械工业出版社，1989，P111
[50] (美)理查德，《实用光伏技术》，航空工业出版社，1988，P34
[51] J.M Gordon, solar Cell, 1987, 20:295-313
[52] (澳)格林，《太阳电池》，电子工业出版社，1987，P237
[53] R.N.Chapman, Sandia Report Sand 87-1087.UC-63
[54] 唐润生等，集热器最佳倾角的选择，太阳能学报，1988，9(4)：369
[55] 杨金焕，固定式光伏方阵最佳倾角的分析，太阳能学报，1992，13(1)：86-92
[56] 刘祖明等，固定式光伏阵的最佳倾角，太阳能学报，1992，13(4)：386
[57] 汪东翔，董俊，固定式光伏方阵最佳倾角选择，太阳能学报 1994，15(4)
[58] 林文贤，“朝南倾斜放置集热面在加热季节最佳倾角理论和经验公式”，云南能源，1988，2(11)
[59] J.E.Hay, Rep.79-12.Atmospheric Environment Service, Ontario (1979).
[60] 吕恩荣、涂济民，《太阳能光热转换及利用》，云南：人民出版社，1984、21～28
[61] H. P. Garg. Treatise on Solar Energy (Volume 1 Fundamentals of Solar Energy). John Wiley & Sons, 1982. 57～61
[62] W·C·Dickinson and P·N·Cheremisinoff(eds.),Solar Energy Technology Handbook,Marecel Dekker, Inc., B utterworths, 1980.
[63] C·C·Y·Ma and M.·Iqbal, Solar Energy 31, 313(1983).
[64] M.A.ABDELRAHMAN, et.al., Solar Energy, 37(1986), 239-243)
[65] J·A·达菲、W·A·贝克曼．太阳能—热能转换过程，科学出版社，1980、14～18
[66] 林文贤、吕恩荣，《云南干湿季太阳辐射理论及太阳能辐射资源研究》，云南师大太阳能研究所，1993，12 p32-45
