太阳能电池的分类及简介

发布 2019-08-24 14:39:35 阅读 2684

(1) 作为原料的硅材料在地壳中含量丰富, 对环境基本上没有影响。

2) 单晶制备以及 pn 结的制备都有成熟的集成电路工艺作保证。

3) 硅的密度低, 材料轻。 即使是 50 μ m 以下厚度的薄片也有很好的强度。

4) 与多晶硅、 非晶硅比较, 转换效率高。

5) 电池工作稳定,已实际用于人造卫星等方面, 并且可以保证 20 年以上的工作寿命。单晶硅太阳能电池因为资源丰富, 转换效率高,所以是现在开发最快的产业。 但因其制造工艺复杂,需消耗大量的能源, 所以有成本高, 能**周期长的缺点。

研究现状:单晶硅太阳能电池因为原料丰富,转换效率高,所以是现在发展最快的产业之一。但单晶硅电池对硅的纯度要求较高,制造工艺复杂,需要消耗大量的能源,加之高纯单晶硅大部分都是从外国进口的,所以成本较高,很难实现商业化普及。

单晶硅太阳能电池的转化效率较高,规模生产的电池组件效率可达到12---16%,实验室记录最高达到的转换效率为24.4%。单晶硅太阳能电池要想进一步发展普及,必须降低成本并提高转化效率。

2多晶硅太阳能电池。

多晶硅太阳能电池是以多晶硅为基体材料的太阳能电池。

特点:多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约12%左右。高效率多晶硅太阳能单晶硅太阳能电池的缺点是制造单晶过程复杂, 能耗大。

为解决这些问题, 用浇铸法或晶带法制造的多晶硅太阳能电池的开发取得了进展。在1976 年证明用多晶硅材料制作的太阳能电池的转换效率已超过 10%, 对大晶粒的电池, 有报道效率可达 14%。 这种低成本的多晶硅太阳能电池已经大量生产, 目前, 多晶硅太阳能电池的转换率可以做到比单晶硅太阳能电池的转换率低 1.

5 个百分点,它在太阳能电池工业中所占的分额也相当大电池)。从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。

研究现状:效率低是目前多晶硅薄膜太阳能电池所面临的1个主要问题。因此提高廉价衬底上多晶硅薄膜太阳能电池的效率将是今后一个主要研发方向。

实际上,目前几乎所有的制备高效体硅太阳能电池的工艺都用在了薄膜太阳能电池的制备上。由此看来,多晶硅薄膜太阳能电池的效率的提高主要取决于多晶硅薄膜的质量改进。因此,通过采取各种工艺措施在廉价衬底上制备大晶粒、高质量的多晶硅薄膜将依然是今后多晶硅薄膜太阳能电池研发的核心课题。

多晶硅薄膜的沉积技术各种各样,至今还没有定论哪种技术是最佳选择。但也可以看出沉积技术一直是沿着低温沉积和高温沉积2个方向发展。固这2条技术路线各有利弊,所以在今后相当长的一段时间内这种局面不会改变。

衬底材料的选择范围也很宽,最主要的衬底材料包括低成本硅、玻璃及陶瓷。至今还没有定论何种衬底最佳,可以预见在今后相当长的一段时间内这3种衬底材料的薄膜太阳能电池将共存。

3微晶硅太阳能电池。

微晶硅太阳能电池是由介于非晶硅和单晶硅之间的一种混合相无序半导体材料组成的。

微晶硅太阳能电池的优势:

1、 具有低成本优势。

2、 具有较高的电导率、高的吸收系数和无明显光致衰减现象。

3、 具有易实现大面积制备、集成化等优点。

4、 在对太阳光谱不同波段的有效光电转换方面与非晶硅薄膜电池可形成很好的互补。

目前,要生产出高效率、低成本柯进入市场投入商业化应用的优质微晶硅太阳能电池,其制备技术还有待进一步完善。

4非晶硅薄膜太阳能电池:

非晶硅薄膜太阳能电池是一种以非晶硅化合物为基本组成的薄膜太阳能电池。

非晶硅薄膜太阳能电池具有如下特点:

1) 非晶硅具有较高的光吸收系数。特别是在0.3~0.75 μ m 的可见光波段, 它的吸收系数比单晶硅要高出一个数量级。 因而它比单晶硅对太阳辐射。

的吸收效率要高 40 倍左右, 用很薄的非晶硅膜(约1 μ m 厚)就能吸收 90%有用的太阳能。这是非晶硅材料最重要的特点, 也是它能够成为低**太阳能。

电池的最主要因素;

2) 非晶硅的禁带宽度比单晶硅大,随制备条件的不同约在 1.5~2.0 ev 的范围内变化,这样制成的非晶硅太阳能电池的开路电压高;

3) 制备非晶硅的工艺和设备简单,淀积温度低, 时间短, 适于大批生产;

4) 由于非晶硅没有晶体所要求的周期性原子排列, 可以不考虑制备晶体所必须考虑的材料与衬底间的晶格失配问题。 因而它几乎可以淀积在任何衬底上, 包括廉价的玻璃衬底, 并且易于实现大面积化;

5) 制备非晶硅太阳能电池能耗少, 约 100kw · h,能耗的**年数比单晶硅电池短得多。

非晶硅电池生产工艺简单且温度低、耗能小,其市场份额逐年提高。目前,一半以上薄膜太阳能电池公司采用非晶硅薄膜技术,预计几年内,非晶硅薄膜在未来薄膜太阳能电池中将占据主要份额,但光电转换效率低和光致衰退效应是当前非晶硅薄膜电池存在的两大主要问题,为提高效率和稳定性人们在新器件结构,新材料、新工艺和新技术等方面需要加强探索。

4] 汪建军,刘金霞。 太阳能电池及材料研究和发展现状[j].浙江万里学院学报,2006,v19(5):73—77.

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