网络热词 > 薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池

薄膜太阳能电池可以使用在价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,目前转换效率最高可以达13%。薄膜电池太阳电池除了平面之外,也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大,可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份,应用非常广泛。

非晶硅(a-Si)太阳电池是在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO),然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si,接着再蒸镀金属电极铝(Al).光从玻璃面入射,电池电流从透明导电膜和铝引出,其结构可表示为glass/TCO/pin/Al,还可以用不锈钢片、塑料等作衬底。

硅材料是目前太阳电池的主导材料,在成品太阳电池成本份额中,硅材料占了将近40%,而非晶硅太阳电池的厚度不到1μm,不足晶体硅太阳电池厚度的1/100,这就大大降低了制造成本,又由于非晶硅太阳电池的制造温度很低(~200℃)、易于实现大面积等优点,使其在薄膜太阳电池中占据首要地位,在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。特别是射频辉光放电法由于其低温过程(~200℃),易于实现大面积和大批量连续生产,现成为国际公认的成熟技术。在材料研究方面,先后研究了a-SiC窗口层、梯度界面层、μC-SiC p层等,明显改善了电池的短波光谱响应.这是由于a-Si太阳电池光生载流子的生成主要在i层,入射光到达i层之前部分被p层吸收,对发电是无效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更宽的光学带隙,因此减少了对光的吸收,使到达i层的光增加;加之梯度界面层的采用,改善了a-SiC/a-Si异质结界面光电子的输运特性.在增加长波响应方面,采用了绒面TCO膜、绒面多层背反射电极(ZnO/Ag/Al)和多带隙叠层结构,即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al结构.绒面TCO膜和多层背反射电极减少了光的反射和透射损失,并增加了光在i层的传播路程,从而增加了光在i层的吸收.多带隙结构中,i层的带隙宽度从光入射方向开始依次减小,以便分段吸收太阳光,达到拓宽光谱响应、提高转换效率之目的。在提高叠层电池效率方面还采用了渐变带隙设计、隧道结中的微晶化掺杂层等,以改善载流子收集。

电池是一种能量转化与储存的装置。它通过反应将化学能或物理能转化为电能。电池即一种化学电源,它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供能。作为一种电的贮存装置,当两种金属(通常是性质有差异的金属)浸没于电解液之中,它们可以导电,并在“极板”之间产生一定电动势。电动势大小(或电压)与所使用的金属有关,不同种类的电池其电动势也不同。

电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。

电动势等于单位正电荷由负极通过电池内部移到正极时,电池非静电力(化学力)所做的功。电动势取决于电极材料的化学性质,与电池的大小无关。

电池所能输出的总电荷量为电池的容量,通常用安培小时作单位。电池的能量储存有限。电池的容量与电极物质的数量有关,即与电极的体积有关。

在电池反应中,1千克反应物质所产生的电能称为电池的理论比能量。电池的实际比能量要比理论比能量小。因为电池中的反应物并不全按电池反应进行,同时电池内阻也要引起电动势降,因此常把比能量高的电池称做高能电池。

电池的面积越大,其内阻越小。 

实用的化学电池可以分成两个基本类型:原电池与蓄电池。原电池制成后即可以产生电流,但在放电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池,使用前须先进行充电,充电后可放电使用,放电完毕后还可以充电再用。蓄电池充电时,电能转换成化学能;放电时,化学能转换成电能。

在广泛深入的应用研究基础上,国际上许多国家的CdTe薄膜太阳电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。1998年美国的CdTe电池产量就为0.2MW,日本的CdTe电池产量为2.0MW。德国公司将在Rudisleben建成一家年产10MW的CdTe薄膜太阳电池组件生产厂,预计其生产成本将会低于$1.4/W。该组件不但性能优良,而且生产工艺先进,使得该光伏组件具有完美的外型,能在建筑物上使用,既拓宽了应用面,又可取代某些建筑材料而使电池成本进一步降低。前瞻产业研究院发布的《中国薄膜太阳能电池行业市场前瞻与投资战略规划分析报告前瞻》CdTe薄膜太阳电池是薄膜太阳电池中发展较快的一种光伏器件。美国南佛罗里达大学于1993年用升华法在25px2面积上做出效率为15.8 %的太阳电池,随后,日本报道了CdTe基电池以CdTe作吸收层,CdS作窗口层的n-CdS/ P - CdTe半导体异质结电池,其典型结构为MgF2/玻璃/ SnO2:F/ n-CdS/ P- dTe/背电极,小面积电池最高转换效率16%,成为当时CdTe薄膜太阳能电池的最高纪录,如今,太阳电池的研究方向是高转换效率,低成本和高稳定性。因此,以CdTe为代表的薄膜太阳电池倍受关注,面积为90000px2电池转换效率达到11.1%的水平。美国国家可再生能源实验室提供了Solar Cells lnc的面积为171975px2CdTe薄膜太阳电池的测试结果,转换效率达到7.7%;Bp Solar的CdTe薄膜太阳电池,面积为113500px2,效率为8.4%,面积为17650px2的太阳电池,转换效率达到10.1%;Goldan Photon的CdTe太阳电池,面积为88200px2,转换效率为7.7%。碲化镉薄膜太阳电池的制造成本低,现今,已获得的最高效率为16%,是应用前景最好的新型太阳电池,它已经成为美、德、日、意等国研究开发的主要对象。CdTe薄膜太阳电池较其他的薄膜电池容易制造,因而它向商品化进展最快。已由实验室研究阶段走向规模化工业生产。下一步的研发重点,是进一步降低成本、提高效率并改进与完善生产工艺。CdTe太阳能电池在具备许多有利于竞争的因素下,但在2002年其全球市占率仅0.42,现今CdTe电池商业化产品效率已超过10,究其无法耀升为市场主流的原因,大至有下列几点:一、模块与基材材料成本太高,整体CdTe太阳能电池材料占总成本的53,其中半导体材料只占约5.5。二、碲天然蕴藏量有限,其总量势必无法应付大量而全盘的倚赖此种光电池发电之需。三、镉的毒性,使人们无法放心的接受此种光电池。CdTe太阳能电池作为大规模生产与应用的光伏器件,最值得关注的是环境污染问题。有毒元素Cd对环境的污染和对操作人员健康的危害是不容忽视的。我们不能在获取清洁能源的同时,又对人体和人类生存环境造成新的危害。有效地处理废弃和破损的CdTe组件,技术上很简单。而Cd是重金属,有剧毒,Cd的化合物与Cd一样有毒。其主要影响,一是含有Cd的尘埃通过呼吸道对人类和其他动物造成的危害;二是生产废水废物排放所造成的污染。因此,对破损的玻璃片上的Cd和Te应去除并回收,对损坏和废弃的组件应进行妥善处理,对生产中排放的废水、废物应进行符合环保标准的处理。现今各国均在大力研究解决CdTe薄膜太阳能电池发展的因素,相信上述问题不久将会逐个解决,从而使碲化镉薄膜电池成为未来社会新的能源成分之一。

两大因素让太阳能成为新能源市场上更具竞争力的角色之一。一是效率,二是价格。效率就是指一面太阳能电池板能够将太阳能转化为电能的比例,价格就是指生产这种太阳能电池板究竟有多便宜。如今,正在使用的太阳能电池板,比如人们在屋顶上看到的单晶硅阵列,通常都是关注效率,但造价昂贵。

不过,生产太阳能电池板还有一种方式,那就是薄膜太阳能电池。这种技术使用的硅材料更少,这就意味着这种电池板的平均效率要低于使用晶体硅的阵列。但是,薄膜太阳能电池的另一个事实就是,使用的硅材料越少,就越便宜,而且生产速度更快。

非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)、微晶硅(Nanocrystalline Silicon,nc-Si,Microcrystalline Silicon,mc-Si)、化合物半导体II-VI 族[CdS、CdTe(碲化镉)、CuInSe2]、染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cell,简称DSSC)、有机导电高分子(Organic/polymer solar cells) 、CIGS (铜铟硒化物)..等。

半透明式的太阳能电池模块:建筑整合式太阳能应用(BIPV)

薄膜太阳能之应用:随身折迭式充电电源、军事、旅行

薄膜太阳能模块之应用:屋顶、建筑整合式、远程电力供应、国防

All rights reserved Powered by 网络热词 87994.com

copyright ©right 2010-2020。
网络热词内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com