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各种太阳能发电电池走向

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各种太阳能发电电池走向

发布日期:2018-08-14 作者:客服 点击:

  各种太阳能发电电池走向

  

  现在来看,三代太阳能发电电池的划分没有充足的理论依据。至今为止,还看不出哪种太阳能发电电池近期可以取代晶体硅电池。在转换效率及生产成本方面,晶体硅电池仍然具有强大的发展潜力,而薄膜电池在大型光伏电站建设方面,不管是在发电效果还是成本方面,基本上没有竞争力。在2008之前,由于国际上多晶硅短缺,导致晶体硅电池价格较髙,许多企业曾经将希望寄托在非晶硅薄膜电池上,在2008—2010 年之间,我国成为世界上硅薄膜太阳能发电电池生产的最大试验区,多个企业投下巨资引 进国外生产线,如从美国、日本及欧洲,但由于技术不成熟或设备成本太高,硅薄膜 电池没有取得所期望的成功。而恰恰相反,我国的多晶硅生产技术获得最终突破, 多晶硅每千克价格从最高300美元跌至20美元以下,晶体硅太阳能发电组件销售价格一 下从20~30元人民币每瓦,骤降到4元每瓦以下。

  

  可以认为,晶体硅太阳能发电电池的市场主导地位在10年内或更长时期不会被改变。从技术发展来看,薄膜太阳能发电电池也是太阳能发电电池的一个重要方向。但是晶体硅电池与薄膜电池并不存在对立关系,事实上,晶体硅电池本身也大量用到薄膜技术,如减反射、钝 化薄膜等。晶体硅电池完全可以与薄膜电池同步发展,甚至互相借鉴、互相结合发 展,如日本研制的HIT电池就是硅片与薄膜技术完美结合的典范,多年来一直是高 效太阳电池的一个研究热点。晶体硅电池与薄膜电池将会长期平行发展,各 类技术将会互相交融、渗透发展!

  

  第一片实用性的晶体硅太阳电池出现到现在已经过去了半个世纪时间。太阳能发电电池的发展正在引导未来世界电力供应的格局的变化。光伏技术不仅提供了一种 能源形式,并将对人类的生活、生产习惯与理念带来巨大变革。太阳能发电电池本身就是 一个发电机,而阳光就是原料,没有东西燃烧,没有机械转动,太阳电池就神奇地将 运动的光子变换成运动的电子。严格来说,类似于LED技术,一般称为半导体照 明。其实所谓的太阳能发电电池,称为半导体发电更为准确。

内蒙古太阳能发电

  

  太阳能发电的各种硅材料

  

  通过不同的生产工艺,可以分别得到不同原子排列状态的太阳能发电硅材料,即单晶硅、多 晶硅以及非晶硅。所谓太阳能发电单晶硅,就是整块硅材料就是一个硅单晶,一般通过 晶体直拉工艺实现;而多晶硅就是整块材料由许多个硅单晶组成,可以通过浇铸工 艺实现;至于非晶硅多是通过等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺实现。

  

  通过特殊的工艺,还可以制备带状硅、类单晶硅、微晶硅、纳米晶硅以及硅纳米线等, 以实现太阳能发电特殊的功能。早期的用于太阳能发电电池的硅片是圆形的,现在多是方形的,尺寸 从100mmX 100mm 发展到 125 mmX125mm,再到 156 mmX 156mm。桂片厚度早 期多为270~240 pm,现在一般在180~200 预计不久会降到120~160 甚至 更薄些。对于硅片的电学性能要求主要是导电类型与少子寿命,一般多用P-Si制造 太阳能发电电池,而n-Si主要用于超过20%效率的太阳能发电电池。对于多晶硅片,少子寿命一 般在1~2 jus,而单晶桂片少子寿命要在10 fis以上。

  

  太阳能发电电池最重要技术指标是光电转换效率,这是在标准测试条件(STC)下确定 的。地面太阳能发电电池的标准测试条件为大气质量AM1. 5、光强1 000 W/m2及温度 25oC太阳能发电电池转换效率与所用的材料、结构与工艺等有关。太阳能发电电池其他的技术参数还有开路电压、短路电流、填充因子、串联电阻及并联电阻等。

  

  按照不同材料,已经实现产业化的太阳能发电电池主要有三大类:即晶体硅太阳能发电电池、薄膜太阳能发电电池及聚光型in-v化合物太阳能发电电池。

  

  晶体硅电池中有单晶、多 晶、类单晶及带硅电池;薄膜电池中包括非晶硅、CIGS及CdTe电池;

  

  非晶硅中有单结、非晶/微晶双结甚至非晶硅/微晶硅/非晶锗三结太阳能发电电池;

  

  in-v族电池可以 是单结、双结、甚至三结以上。一般单结电池多用于太空技术中,而三结电池则用于 地面高倍聚光光伏系统中。

  

  最终,除了稳定性、可靠性等指标外,评价太阳能发电电池性能好坏一个重要参数是能量转换效率,即单位面积上输出电量与输人光能的比值。提高太阳能发电电池转换效率主 要从两个方面进行。一是光学方面,尽可能提高太阳能发电电池对人射光的吸收,以产生 更多的光生载流子;另一方面是电学方面,尽量减少光生载流子在电池体内及表面处的 复合,同时减少各种上、下电极的电阻损耗,使更多的电力能够输出到外部负载。

  

  不同的生产工艺,太阳能发电硅材料的原子排列状态都是不一样的,有单晶硅、多晶硅非晶硅等等。而不同材料的电池目前主要有三大类:晶体硅太阳能发电电池、薄膜太阳能发电电池及聚光型in-v化合物太阳能发电电池。太阳能发电电池最重要的就是光电的转换效率,这个是在STC下确定的。提高效率的两个方面分别是光学方面及电学方面。

  

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