單晶硅太�(yáng)能電�,是以高純的單晶硅棒為原料的太陽(yáng)能電池,是當(dāng)前開(kāi)�(fā)得最快的一種太�(yáng)能電�。它的構(gòu)造和生產(chǎn)工藝已定型,�(chǎn)品已廣泛用于空間和地��
太陽(yáng)能電池主要包括晶體硅電池和薄膜電池兩種,它們各自的特點(diǎn)決定了它�?cè)诓煌�?yīng)用中擁有不可替代的地��
為了降低生產(chǎn)成本,地面應(yīng)用的太陽(yáng)能電池等采用太陽(yáng)能級(jí)的單晶硅�,材料性能指標(biāo)有所放寬。有的也可使用半�(dǎo)體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材�,經(jīng)�(guò)�(fù)拉制成太�(yáng)能電池專(zhuān)用的單晶硅棒�
單晶硅太�(yáng)能電�
將單晶硅棒切成片,一般片厚約0.3毫米。硅片經(jīng)�(guò)拋磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅��
加工太陽(yáng)能電池片,首先要在硅片上摻雜和擴(kuò)�,一般摻雜物為微量的�、磷、銻等。擴(kuò)散是在石英管制成的高�?cái)U(kuò)散爐中�(jìn)�。這樣就硅片上形成P>N�(jié)。然后采用絲�(wǎng)印刷�,精配好的銀漿印在硅片上做成柵線(xiàn),經(jīng)�(guò)燒結(jié),同�(shí)制成背電極,并在有柵�(xiàn)的面涂覆減反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射��
因此,單晶硅太陽(yáng)能電池的單體片就制成�。單體片�(jīng)�(guò)抽查檢驗(yàn),即可按所需要的�(guī)格組裝成太陽(yáng)能電池組件(太陽(yáng)能電池板�,用串聯(lián)和并�(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電�。用框架和材料�(jìn)行封�。用�(hù)根據(jù)系統(tǒng)�(shè)�(jì),可將太�(yáng)能電池組件組成各種大小不同的太陽(yáng)能電池方�,亦�(chēng)太陽(yáng)能電池陣�。單晶硅太陽(yáng)能電池的光電�(zhuǎn)換效率為15%左右,實(shí)�(yàn)室成果也�20%以上��
�(gòu)成作�
1.鋼化玻璃其作用為保護(hù)�(fā)電主體(如電池片�,透光其選用是有要求的�,透光率必須高(一�91%以單晶硅太陽(yáng)能電池上�;第�,超白鋼化處��
2.EVA用來(lái)粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體(如電池片�,透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽�,暴露在空氣中的EVA易老化�(fā)�,從而影響組件的透光�,從而影響組件的�(fā)電質(zhì)量除了EVA本身的質(zhì)量外,組件廠(chǎng)家的層壓工藝影響也是非常大的,如EVA膠連度不達(dá)�(biāo),EVA與鋼化玻�、背板粘接強(qiáng)度不�,都�(huì)引起EVA提早老化,影響組件壽��
3.電池片主要作用就是發(fā)�,發(fā)電主體市�(chǎng)上主流的是晶體硅太陽(yáng)電池�、薄膜太�(yáng)能電池片,兩者各有優(yōu)�。晶體硅太陽(yáng)能電池片,設(shè)備成本相�(duì)較低,消耗及電池片成本很�,光電轉(zhuǎn)換效率也�;在室外�(yáng)光下�(fā)電薄膜太�(yáng)能電池比較適�,設(shè)備成本相�(duì)較高,消耗和電池成本很低,光電轉(zhuǎn)化效率為晶體硅電池片一半多�(diǎn),但弱光效應(yīng)非常�,在普通燈光下也能�(fā)�,如�(jì)算器上的太陽(yáng)能電��
4.EVA作用如上,主要粘�(jié)封裝�(fā)電主體和背板�
5.背板作用是密封、絕�、防水(一般都用TPT、TPE等材�(zhì)必須耐老化,組件廠(chǎng)家都�(zhì)�25�,鋼化玻�,鋁合金一般都�(méi)�(wèn)�,關(guān)鍵就在與背板和硅膠是否能�(dá)到要求�
附:�(fā)電主體(晶體硅電池片�
我們知�,單片電池片的發(fā)電效率是非常低的,如一�156電池片的功率只有3W�,遠(yuǎn)�(yuǎn)不能�(mǎn)足我們的需�,所以我們就多多片電池片串聯(lián)起來(lái),已�(dá)到我們所要求的功�,電流、電�,而被串聯(lián)起來(lái)的電池片我們稱(chēng)之為電池串�
6.鋁合金保�(hù)層壓�,起一定的密封、支撐作用�
7.接線(xiàn)盒保�(hù)整�(gè)�(fā)電系�(tǒng),起到電流中�(zhuǎn)站的作用,如果組件短路接�(xiàn)盒自�(dòng)斷開(kāi)短路電池�,防止燒壞整�(gè)系統(tǒng)接線(xiàn)盒中最�(guān)鍵的是二極管的選�,根�(jù)組件�(nèi)電池片的�(lèi)型不�,對(duì)�(yīng)的二極管也不相同�
8.硅膠密封作用,用�(lái)密封組件與鋁合金邊框、組件與接線(xiàn)盒交界處有些公司使用雙面膠條、泡棉來(lái)替代硅膠,國(guó)�(nèi)普遍使用硅膠,工藝簡(jiǎn)�,方便,易操�,而且成本很低�
�(chǎn)�(yè)�(fā)�
中國(guó)光伏電池�(chǎn)量年增長(zhǎng)速度�1-3�,光伏電池產(chǎn)量占全球�(chǎn)量的比例也由2002�1.07%增長(zhǎng)�2008年的�15%。商�(yè)化晶體硅太陽(yáng)能電池的效率13%-14%提高�16%-17%。總體來(lái)�,中�(guó)太陽(yáng)能電池的�(guó)際市�(chǎng)份額和技�(shù)�(jìng)�(zhēng)力大幅提�。在�(chǎn)�(yè)布局上,中國(guó)太陽(yáng)能電也由池產(chǎn)�(yè)已經(jīng)形成了一定的集聚�(tài)�(shì)。在�(zhǎng)三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū),已�(jīng)形成了各具特色的太陽(yáng)能產(chǎn)�(yè)集群�
太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將�(lái)�(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席�,不但要替代部分常規(guī)能源,而且將成為世界能源供�(yīng)的主�。預(yù)�(jì)�2030年,可再生能源在總能源結(jié)�(gòu)中將占到30%以上,而太�(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力供�(yīng)中的占比也將�(dá)�10%以上;到2040�,可再生能源將占總能耗的50%以上,太�(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力�20%以上;到21世紀(jì)�,可再生能源在能源結(jié)�(gòu)中將占到80%以上,太�(yáng)能發(fā)電將占到60%以上。這些�(shù)字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)�(yè)的發(fā)展前景及其在能源�(lǐng)域重要的�(zhàn)略地�。由此可以看出,太陽(yáng)能電池市�(chǎng)前景廣闊�
太陽(yáng)能電池主要包括晶體硅電池和薄膜電池兩�,它們各自的特點(diǎn)決定了它�?cè)诓煌�?yīng)用中擁有不可替代的地�。但是,未來(lái)10年晶體硅太陽(yáng)能電池所占份額盡管會(huì)因薄膜太�(yáng)能電池的�(fā)展等原因而下�,但其主�(dǎo)地位仍不�(huì)根本改變;而薄膜電池如果能夠解決轉(zhuǎn)換效率不�、制備薄膜電池所用設(shè)備價(jià)格昂貴等�(wèn)題,�(huì)有巨大的�(fā)展空��
�(yīng)用領(lǐng)�
1.用戶(hù)太陽(yáng)能電源:
?�?)小型電�10-100W不等,用于邊�(yuǎn)�(wú)電地區(qū)如高�、海�、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用�,如照明、電�、收錄機(jī)等;
?�?�3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)�(fā)電系�(tǒng)�
�3)光伏水泵:解決�(wú)電地區(qū)的深水井飲用、灌��
2.交通領(lǐng)域:如航�(biāo)�、交�/鐵路信號(hào)�、交通警�/�(biāo)志燈、宇翔路�、高空障礙燈、高速公�/鐵路�(wú)�(xiàn)電話(huà)亭、無(wú)人值守道班供電��
3.通訊/通信�(lǐng)域:太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維�(hù)�、廣�/通訊/尋呼電源系統(tǒng);農(nóng)村載波電�(huà)光伏系統(tǒng)、小型通信�(jī)、士兵GPS供電等�
4.石油、海洋、氣象領(lǐng)域:石油管道和水�(kù)閘門(mén)陰極保護(hù)太陽(yáng)能電源系�(tǒng)、石油鉆井平�(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢�(cè)�(shè)�、氣�/水文觀(guān)�(cè)�(shè)備等�
5.家庭燈具電源:如庭院�、路�、手提燈、野�(yíng)�、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈��
6.光伏電站�10KW-50MW�(dú)立光伏電�、風(fēng)光(柴)互補(bǔ)電站、各種大型停�(chē)�(chǎng)充電站等�
7.太陽(yáng)能建筑:將太�(yáng)能發(fā)電與建筑材料相結(jié)�,使得未�(lái)的大型建筑實(shí)�(xiàn)電力自給,是未來(lái)一大發(fā)展方向�
8.其他�(lǐng)域包括:
?�?)與汽車(chē)配套:太�(yáng)能汽�(chē)/電動(dòng)�(chē)、電池充電設(shè)�、汽�(chē)空調(diào)、換氣扇、冷飲箱��
�2)太�(yáng)能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系�(tǒng)�
?�?)海水淡化設(shè)備供電;
?�?)衛(wèi)星、航天器、空間太�(yáng)能電站等�
太陽(yáng)能交流發(fā)電系�(tǒng)是由太陽(yáng)電池�、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組�;太�(yáng)能直流發(fā)電系�(tǒng)則不包括逆變�。為了使太陽(yáng)能發(fā)電系�(tǒng)能為�(fù)載提供足夠的電源,就要根�(jù)用電器的功率,合理選擇各部件。下面以100W輸出功率,每天使�6�(gè)小時(shí)為例,介紹一下計(jì)算方法:
1.首先�(yīng)�(jì)算出每天消耗的瓦時(shí)�(shù)(包括逆變器的損耗):若逆變器的�(zhuǎn)換效率為90%,則�(dāng)輸出功率�100W�(shí),則�(shí)際需要輸出功率應(yīng)�100W/90%=111W;若按每天使�5小時(shí),則耗電量為111W*5小時(shí)=555Wh�
2.�(jì)算太�(yáng)能電池板:按每日有效日照�(shí)間為6小時(shí)�(jì)�,再考慮到充電效率和充電�(guò)程中的損耗,太陽(yáng)能電池板的輸出功率應(yīng)�555Wh/6h/70%=130W。其�70%是充電過(guò)程中,太�(yáng)能電池板的實(shí)際使用功率�
?�?)由于太�(yáng)能組件的輸出功率取決于太�(yáng)輻照度和太陽(yáng)能電池溫度等因素,因此太�(yáng)能電池組件的�(cè)量在�(biāo)�(zhǔn)條件下(STC)�(jìn)行,�(biāo)�(zhǔn)條件定義為: 大氣�(zhì)量AM1.5� 光照�(qiáng)�1000W/m2,溫�25��
?�?)在該條件下,太�(yáng)能電池組件所輸出的功率稱(chēng)為峰值功率,在很多情況下,組件的峰值功率通常用太�(yáng)能模擬儀�(cè)�。影響太�(yáng)能電池組件輸出性能的主要因素有�(fù)載阻�、日照強(qiáng)�、溫�、陰影等幾點(diǎn)�
由中科院半導(dǎo)體所韓培德研究員�(lǐng)�(dǎo)的光伏能源組,在�(guó)家縱向和自籌�(jīng)�(fèi)的支持下,瞄�(zhǔn)光伏企業(yè)需�,經(jīng)�(guò)多年苦戰(zhàn),綜合了入射光減反技�(shù)、鈍化技�(shù)、選擇性發(fā)射極技�(shù)、背面局部重?fù)郊夹g(shù)等優(yōu)�(diǎn),在單晶硅襯底上研發(fā)出效率高�(dá)20.0%的太�(yáng)電池(短路電流密度JSC=43.9mA/cm,開(kāi)路電壓VOC=602mV,填充因子FF=0.758�,并�(jīng)中國(guó)�(jì)量科�(xué)研究院認(rèn)證�
在中�(guó)特色的光伏運(yùn)�(dòng)推動(dòng)�,單晶硅/多晶硅太�(yáng)電池將以代電池身份跨入Martin A.Green�(shuō)描述的第三代電池范疇(即光電�(zhuǎn)換效�³20%,電力成�£$0.5/W,制造成�£$100/m�,單晶硅/多晶硅太�(yáng)電池在光伏能源中的主�(dǎo)地位將長(zhǎng)期不�。正因如�,提高單晶硅電池效率、形成自主知�(shí)�(chǎn)�(quán)、引�(lǐng)光伏企業(yè)向前�(fā)展具有重要的�(zhàn)略意��
針對(duì)�(dāng)前光伏低谷的�(chǎn)�(yè)形勢(shì),課題組提出了“提效率、重檢測(cè)、降成本、促�(yīng)用� 十二字方�,以此作為本組日常工作指南,努力走一條與企業(yè)需要相�(jié)合的研發(fā)道路。下一步將繼續(xù)提高電池效率,同�(shí)�(duì)�(xiàn)有技�(shù)�(jìn)行中�,并在產(chǎn)�(xiàn)上加以推廣和�(yīng)用�
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
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