太陽(yáng)�電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝��
太陽(yáng)光照在半�(dǎo)體p-n�(jié)�,形成新的空�-電子�(duì),在p-n�(jié)電場(chǎng)的作用下,空穴由n區(qū)流向p區(qū),電子由p區(qū)流向n區(qū),接通電路后就形成電�。這就是光電效�(yīng)太陽(yáng)能電池的工作原理�
太陽(yáng)能發(fā)電方式太�(yáng)能發(fā)電有兩種方式,一種是光—熱—電�(zhuǎn)換方式,另一種是光—電直接�(zhuǎn)換方��
�1)光—熱—電�(zhuǎn)換方式通過(guò)利用太陽(yáng)輻射�(chǎn)生的熱能�(fā)�,一般是由太�(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸�,再�(qū)�(dòng)汽輪�(jī)�(fā)�。前一�(gè)�(guò)程是光—熱�(zhuǎn)換過(guò)�;后一�(gè)�(guò)程是熱—電�(zhuǎn)換過(guò)程,與普通的火力�(fā)電一�.太陽(yáng)能熱�(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而成本很�,估�(jì)它的投資至少要比普通火電站�5�10�.一�1000MW的太�(yáng)能熱電站需要投�20�25億美元,平均1kW的投資為2000�2500美元。因�,目前只能小�(guī)模地�(yīng)用于特殊的場(chǎng)合,而大�(guī)模利用在�(jīng)�(jì)上很不合�,還不能與普通的火電站或核電站相�(jìng)�(zhēng)�
�2)光—電直接�(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效�(yīng),將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能,光—電�(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電�。太�(yáng)能電池是一種由于光生伏特效�(yīng)而將太陽(yáng)光能直接�(zhuǎn)化為電能的器件,是一�(gè)半導(dǎo)體光電二極管,當(dāng)太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí),光電二極管就會(huì)把太�(yáng)的光能變成電�,產(chǎn)生電�。當(dāng)許多�(gè)電池串聯(lián)或并�(lián)起來(lái)就可以成為有比較大的輸出功率的太�(yáng)能電池方陣了。太�(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源,具有�、清潔性和靈活性三大優(yōu)�(diǎn).太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng),只要太�(yáng)存在,太�(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用;與火力發(fā)�、核能發(fā)電相比,太陽(yáng)能電池不�(huì)引起�(huán)境污�;太�(yáng)能電池可以大中小并舉,大到百�(wàn)千瓦的中型電�,小到只供一戶用的太�(yáng)能電池組,這是其它電源�(wú)法比擬的
太陽(yáng)能電池按�(jié)晶狀�(tài)可分為結(jié)晶系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜�(以下表示為a-)兩大�,而前者又分為單結(jié)晶形和多�(jié)晶形�
按材料可分為硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有�(jī)膜形,而化合物半導(dǎo)體薄膜形又分為非�(jié)晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H�)、ⅢV�(GaAs,InP�)、ⅡⅥ族(Cds�)和磷化鋅 (Zn 3 p 2 )��
太陽(yáng)能電池根�(jù)所用材料的不同,太�(yáng)能電池還可分為:硅太�(yáng)能電�、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電�、聚合物多層修飾電極型太�(yáng)能電�、納米晶太陽(yáng)能電�、有�(jī)太陽(yáng)能電�,其中硅太陽(yáng)能電池是目前�(fā)展成熟的,在�(yīng)用中居主�(dǎo)地位�
非晶�(a-Si)太陽(yáng)電池是在玻璃(glass)襯底上沉積透明�(dǎo)電膜(TCO),然后依次用等離子體反應(yīng)沉積p�、i�、n型三層a-Si,接著再蒸鍍金屬電極�(Al).光從玻璃面入�,電池電流從透明�(dǎo)電膜和鋁引出,其�(jié)�(gòu)可表示為glass/TCO/pin/Al,還可以用不銹鋼片、塑料等作襯��
硅材料是目前太陽(yáng)電池的主�(dǎo)材料,在成品太陽(yáng)電池成本份額�,硅材料占了將近40%,而非晶硅太陽(yáng)電池的厚度不�1μm,不足晶體硅太陽(yáng)電池厚度�1/100,這就大大降低了制造成本,又由于非晶硅太陽(yáng)電池的制造溫度很�(�200�)、易于實(shí)�(xiàn)大面積等�(yōu)�(diǎn),使其在薄膜太陽(yáng)電池中占�(jù)首要地位,在制造方法方面有電子回旋共振�、光化學(xué)氣相沉積�、直流輝光放電法、射頻輝光放電法、濺謝法和熱絲法�。特別是射頻輝光放電法由于其低溫�(guò)�(�200�),易于實(shí)�(xiàn)大面積和大批量連續(xù)生產(chǎn),現(xiàn)成為�(guó)際公�(rèn)的成熟技�(shù)。在材料研究方面,先后研究了a-SiC窗口�、梯度界面層、μC-SiC p層等,明顯改善了電池的短波光譜響�(yīng).這是由于a-Si太陽(yáng)電池光生載流子的生成主要在i�,入射光到達(dá)i層之前部分被p層吸收,�(duì)�(fā)電是�(wú)效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更寬的光�(xué)帶隙,因此減少了�(duì)光的吸收,使到達(dá)i層的光增�;加之梯度界面層的采用,改善了a-SiC/a-Si異質(zhì)�(jié)界面光電子的輸運(yùn)特�.在增加長(zhǎng)波響�(yīng)方面,采用了絨面TCO�、絨面多層背反射電極(ZnO/Ag/Al)和多帶隙疊層�(jié)�(gòu),即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al�(jié)�(gòu).絨面TCO膜和多層背反射電極減少了光的反射和透射損失,并增加了光在i層的傳播路程,從而增加了光在i層的吸收.多帶隙結(jié)�(gòu)�,i層的帶隙寬度從光入射方向�(kāi)始依次減�,以便分段吸收太�(yáng)光,�(dá)到拓寬光譜響�(yīng)、提高轉(zhuǎn)換效率之目的。在提高疊層電池效率方面還采用了漸變帶隙�(shè)�(jì)、隧道結(jié)中的微晶化摻雜層�,以改善載流子收集�
圖片�(zhǔn)備基板(TCO�(dǎo)電玻璃) ——玻璃磨邊——玻璃清�
—�1064激光劃線——二次清洗——裝夾具升溫�(yù)熱—�
——PECVD沉積非晶硅膜——冷卻卸夾具—�635激光劃�
——PVD磁控濺射AL—�635激光劃線——測(cè)試——老化
——激光清邊——三次清洗——焊電極線——層壓——裝邊框
1.非晶硅具有較高的光吸收系�(shù).特別是在0.3-0.75um的可�(jiàn)光波�,它的吸收系數(shù)比單晶硅要高出一�(gè)�(shù)量級(jí).因而它比單晶硅�(duì)太陽(yáng)能輻射的吸收率要�40倍左�,用很薄的非晶硅膜(�1um�)就能吸收90%有用的太�(yáng)�.這是非晶硅材料重要的特點(diǎn),也是它能夠成為低�(jià)格太�(yáng)能電池的主要因素.
2.非晶硅的禁帶寬度比單晶硅�,隨制備條件的不同約在1.5-2.0eV的范圍內(nèi)變化,這樣制成的非晶硅太陽(yáng)能電池的�(kāi)路電壓高.
3.制備非晶硅的工藝和設(shè)備簡(jiǎn)�,淀積溫度低,�(shí)間短,適于大批生產(chǎn).制作單晶硅電池一般需�1000度以上的高溫,而非晶硅電池的制作僅需200度左�.
4.由于非晶硅沒(méi)有晶體硅所需要的周期性原子排�,可以不考慮制備晶體所必須考慮的材料與襯底間的晶格失配�(wèn)�.因而它幾乎可以淀積在任何襯底�,包括廉價(jià)的玻璃襯�,并且易于�(shí)�(xiàn)大面積化.
5.制備非晶硅太�(yáng)能電池能耗少,�100千瓦小時(shí),能耗的回收年數(shù)比單晶硅電池短很�:
在中�(guó)市場(chǎng),隨著中�(guó)�(duì)能源的需求量日益增加,環(huán)保壓力增�,在�(guó)�(nèi)太陽(yáng)能光伏發(fā)電問(wèn)題也得到了廣泛的�(guān)��2008年中�(guó)光伏電池�(chǎn)量達(dá)�2265MW,但新增裝�(jī)容量只有40MW,根�(jù)�(yè)�(nèi)�(quán)威人士透露,正在制定中的《新能源�(chǎn)�(yè)振興和發(fā)展規(guī)劃》中�(guó)太陽(yáng)能光伏到2020年累�(jì)裝機(jī)容量將達(dá)20GW,從以上數(shù)�(jù)中可以看到我�(guó)光伏市場(chǎng)的巨大潛�。�(jìn)�2009�,國(guó)�(nèi)重點(diǎn)光伏企業(yè)紛紛�(shí)施了�(kuò)張計(jì)�,國(guó)�、地方在政策層面上也紛紛出臺(tái)了光伏產(chǎn)�(yè)的振興規(guī)�,由此可�(jiàn),我�(guó)光伏市場(chǎng)有望在未�(lái)幾年加快�(fā)�,逐漸扭轉(zhuǎn)“兩頭在外”的市場(chǎng)格局,實(shí)�(xiàn)光伏�(chǎn)�(yè)的長(zhǎng)足發(fā)��
天津津能�25MW 威海�(lán)星:5MW 源暢光電�155MW 蚌埠普樂(lè)�10MW 南通強(qiáng)生:75MW
山東東營(yíng)�10MW 慈溪光伏�10MW 泉州歐德�30MW 深圳拓日�30MW 中山詮欣�10MW
維庫(kù)電子�,電子知�(shí),一查百��
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