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太陽能材料解析
 


當前,晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是最主要的光伏材料,其市場占有率在90%以上,而且在今后相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產技術長期以來掌握在美、日、德等3個國家7個公司的10家工廠手中,形成技術封鎖、市場壟斷的狀況。多晶硅的需求主要來自于半導體和太陽能電池。按純度要求不同,分為電子級和太陽能級。其中,用于電子級多晶硅占55%左右,太陽能級多晶硅占45%,隨著光伏產業的迅猛發展,太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導體多晶硅的發展,預計到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級多晶硅。 1994年全世界太陽能電池的總產量只有69MW,而2004年就接近1200MW,在短短的10年里就增長了17倍。專家預測太陽能光伏產業在二十一世紀前半期將超過核電成為最重要的基礎能源之一。

晶體硅電池板:多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池。

非晶硅電池板:薄膜太陽能電池、有機太陽能電池。

化學染料電池板:染料敏化太陽能電池。

柔性太陽能電池


單晶硅


單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右,最高的達到24%,這是所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的,但制作成本很大,以致于它還不能被普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封裝,因此其堅固耐用,使用壽命一般可達15年,最高可達25年。


多晶硅


多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多,但是多晶硅太陽能電池的光電轉換效率則要降低不少,其光電轉換效率約12%左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率為14.8%的世界最高效率多晶硅太陽能電池)。 從制作成本上來講,比單晶硅太陽能電池要便宜一些,材料制造簡便,節約電耗,總的生產成本較低,因此得到大量發展。此外,多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價格比來講,單晶硅太陽能電池還略好。


非晶硅


非晶硅太陽電池是1976年出現的新型薄膜式太陽電池,它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同,工藝過程大大簡化,硅材料消耗很少,電耗更低,它的主要優點是在弱光條件也能發電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉換效率偏低,國際先進水平為10%左右,且不夠穩定,隨著時間的延長,其轉換效率衰減。


多元化合物


多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多,大多數尚未工業化生產,主要有以下幾種:a)硫化鎘太陽能電池b)砷化鎵太陽能電池c)銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽能電池)


Cu(In, Ga)Se2是一種性能優良太陽光吸收材料,具有梯度能帶間隙(導帶與價帶之間的能級差)多元的半導體材料,可以擴大太陽能吸收光譜范圍,進而提高光電轉化效率。以它為基礎可以設計出光電轉換效率比硅薄膜太陽能電池明顯提高的薄膜太陽能電池。可以達到的光電轉化率為18%,而且,此類薄膜太陽能電池到目前為止,未發現有光輻射引致性能衰退效應(SWE),其光電轉化效率比商用的薄膜太陽能電池板提高約50~75%,在薄膜太陽能電池中屬于世界的最高水平的光電轉化效率。


柔性電池


柔性薄膜太陽能電池是相對于常規太陽能電池來區分的。


常規太陽能電池一般是兩層玻璃中間是EVA材料和電池片的結構,這樣的組件重量較重,安裝的時候需要支架,不易移動。


柔性薄膜太陽能電池不需要采用玻璃背板和蓋板,重量比雙層玻璃的太陽能電池片組件輕80%,采用pvc背板和ETFE薄膜蓋板的柔性電池片甚至可以任意彎曲,方便攜帶。安裝的時候也不需要特殊的支架,可以方便安裝在屋頂,和帳篷頂上使用。


缺點是光電的轉換效率要比常規的晶硅組件低。

 

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