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太陽(yáng)能光伏電池有哪些種類(lèi)?

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太陽(yáng)能電池

太陽(yáng)能電池按結晶狀態(tài)可分為結晶系薄膜式和非結晶系薄膜式(以下表示為a-)兩大類(lèi),而前者又分為單結晶形和多結晶形。

按材料可分為硅薄膜形、化合物半導體薄膜形和有機膜形,而化合物半導體薄膜形又分為非結晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化鋅 (Zn 3 p 2 )等。

太陽(yáng)能電池根據所用材料的不同,太陽(yáng)能電池還可分為:硅太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池、納米晶太陽(yáng)能電池、有機太陽(yáng)能電池,其中硅太陽(yáng)能電池是目前發(fā)展最成熟的,在應用中居主導地位。

(1)硅太陽(yáng)能電池

硅太陽(yáng)能電池分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種。

單晶硅太陽(yáng)能電池轉換效率最高,技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗室里最高的轉換效率為24.7%,規模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%。在大規模應用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據主導地位,但由于單晶硅成本價(jià)格高,大幅度降低其成本很困難,為了節省硅材料,發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽(yáng)能電池的替代產(chǎn)品。

多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池與單晶硅比較,成本低廉,而效率高于非晶硅薄膜電池,其實(shí)驗室最高轉換效率為18%,工業(yè)規模生產(chǎn)的轉換效率為10%。因此,多晶硅薄膜電池不久將會(huì )在太陽(yáng)能電地市場(chǎng)上占據主導地位。

非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池成本低重量輕,轉換效率較高,便于大規模生產(chǎn),有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應,穩定性不高,直接影響了它的實(shí)際應用。如果能進(jìn)一步解決穩定性問(wèn)題及提高轉換率問(wèn)題,那么,非晶硅大陽(yáng)能電池無(wú)疑是太陽(yáng)能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。

(2)多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池

多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池材料為無(wú)機鹽,其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。

硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池效率高,成本較單晶硅電池低,并且也易于大規模生產(chǎn),但由于鎘有劇毒,會(huì )對環(huán)境造成嚴重的污染,因此,并不是晶體硅太陽(yáng)能電池最理想的替代產(chǎn)品。

砷化鎵(GaAs)III-V化合物電池的轉換效率可達28%,GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率,抗輻照能力強,對熱不敏感,適合于制造高效單結電池。但是GaAs材料的價(jià)格不菲,因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。

銅銦硒薄膜電池(簡(jiǎn)稱(chēng)CIS)適合光電轉換,不存在光致衰退問(wèn)題,轉換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),將成為今后發(fā)展太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要方向。唯一的問(wèn)題是材料的來(lái)源,由于銦和硒都是比較稀有的元素,因此,這類(lèi)電池的發(fā)展又必然受到限制。

(3)聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池

以有機聚合物代替無(wú)機材料是剛剛開(kāi)始的一個(gè)太陽(yáng)能電池制造的研究方向。由于有機材料柔性好,制作容易,材料來(lái)源廣泛,成本底等優(yōu)勢,從而對大規模利用太陽(yáng)能,提供廉價(jià)電能具有重要意義。但以有機材料制備太陽(yáng)能電池的研究?jì)H僅剛開(kāi)始,不論是使用壽命,還是電池效率都不能和無(wú)機材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實(shí)用意義的產(chǎn)品,還有待于進(jìn)一步研究探索。

(4)納米晶太陽(yáng)能電池

納米TiO2晶體化學(xué)能太陽(yáng)能電池是新近發(fā)展的,優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)單的工藝及穩定的性能。其光電效率穩定在10%以上,制作成本僅為硅太陽(yáng)電池的1/5~1/10.壽命能達到2O年以上。

但由于此類(lèi)電池的研究和開(kāi)發(fā)剛剛起步,估計不久的將來(lái)會(huì )逐步走上市場(chǎng)。

(5)有機太陽(yáng)能電池

有機太陽(yáng)能電池,顧名思義,就是由有機材料構成核心部分的太陽(yáng)能電池。大家對有機太陽(yáng)能電池不熟悉,這是情理中的事。如今量產(chǎn)的太陽(yáng)能電池里,95%以上是硅基的,而剩下的不到5%也是由其它無(wú)機材料制成的。