光伏材料

發佈日期: 2013 年 08 月 29 日 9:24 | 作者: | 分類: 綠能知識

光伏材料:solar cell materials,即太陽電池材料,指能將太陽能直接轉換成電能的半導體材料,主要包括單晶矽、多晶矽、非晶矽、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用於空間的有單晶矽、GaAs、InP,用於地面已批量生產的有單晶矽、多晶矽、非晶矽,其他尚處於開發階段。目前致力於降低材料成本和提高轉換效率,使太陽電池的電力價格能與火力發電的電力價格競爭,從而為大規模應用創造條件。

各種材料的特性如下:

單晶矽太陽能電池:其光電轉換效率為15%左右,最高的達到24%,是目前所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的,但製作成本很大,以致於還不能被廣泛使用。由於單晶矽一般採用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封裝,因此堅固耐用,使用壽命一般可達15年,最高可達25年。

多晶矽太陽能電池:其製作工藝與單晶矽太陽電池差不多,但是多晶矽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。但它比單晶矽太陽能電池要便宜一些,材料製造簡便,節約電耗,總的生產成本較低,因此得到大量發展。此外,多晶矽太陽能電池的使用壽命也要比單晶矽太陽能電池短。

非晶矽太陽能電池:此為1976年出現的新型薄膜式太陽電池,它與單晶矽和多晶矽太陽電池的製作方法完全不同,工藝過程大大簡化,矽材料消耗很少,電耗更低,它的主要優點是在弱光條件下也能發電。但非晶矽太陽電池存在的主要問題是光電轉換效率偏低,目前國際先進水準為10%左右,且不夠穩定,隨著時間的延長,其轉換效率衰減。  

多元化合物太陽電池:多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導體材料製成的太陽電池。現在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: 硫化鎘太陽能電池、砷化鎵太陽能電池、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範圍,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矽薄膜太陽能電池明顯提高的薄膜太陽能電池,可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),其光電轉化效率比目前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於世界的最高水準的光電轉化效率。 

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