第244章 太阳能电池
太阳能电池组件构成及各部分功能: 1,钢化玻璃其作用为保护发电主体(如电池片),透光其选用是有要求的:透光率必须高(一般91%以上),超白钢化处理。 2,eva用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(如电池片),透明eva材质的优劣直接影响到组件的寿命,暴露在空气中的eva易老化发黄,从而影响组件的透光率,从而影响组件的发电质量除了eva本身的质量外。 而组件厂家的层压工艺影响也是非常大的,如eva胶连度不达标,eva与钢化玻璃、背板粘接强度不够,都会引起eva提早老化,影响组件寿命。主要粘结封装发电主体和背板。 3,电池片主要作用就是发电,发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片,两者各有优劣。 晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低,光电转换效率也高,在室外阳光下发电比较适宜,但消耗及电池片成本很高。 薄膜太阳能电池,消耗和电池成本很低,弱光效应非常好,在普通灯光下也能发电,但相对设备成本较高,光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点,如计算器上的太阳能电池。 4,背板作用,密封、绝缘、防水(一般都用tpt、tpe等材质必须耐老化,大部分组件厂家都是质保25年,钢化玻璃,铝合金一般都没问题,关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。 5,铝合金保护层压件,起一定的密封、支撑作用。 6,接线盒保护整个发电系统,起到电流中转站的作用,如果组件短路接线盒自动断开短路电池串,防止烧坏整个系统接,线盒中最关键的是二极管的选用,根据组件内电池片的类型不同,对应的二极管也不相同。 7,硅胶密封作用,用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处。 有些会使用双面胶条、泡棉来替代硅胶,但大部分普遍使用硅胶,工艺简单,方便,易cao作,而且成本很低。 太阳能电池的基本特性有太阳能电池的极性、太阳电池的性能参数、太阳能电环保电池的伏安特性三个基本特性。 太阳能电池的极性是硅太阳能电池一般制成p n型结构或n p型结构,p 和n ,表示太阳能电池正面光照层半导体材料的导电类型;n和p,表示太阳能电池背面衬底半导体材料的导电类型。 而太阳能电池的电性能与制造电池所用半导体材料的特性有关。 太阳电池的性能参数由开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子、转换效率等组成。 这些参数是衡量太阳能电池性能好坏的标志。 太阳能电池的伏安特性是p-n结太阳能电池,包含一个形成于表面的浅p-n结、一个条状及指状的正面欧姆接触、一个涵盖整个背部表面的背面欧姆接触以及一层在正面的抗反射层。 当电池暴露于太阳光谱时,能量小于禁带宽度eg的光子对电池输出并无贡献。 能量大于禁带宽度eg的光子才会对电池输出贡献能量eg,小于eg的能量则会以热的形式消耗掉。 因此,在太阳能电池的设计和制造过程中,必须考虑这部分热量对电池稳定性、寿命等的影响。 太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成;太阳能直流发电系统则不包括逆变器。 太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表示为a-)两大类,而前者又分为单结晶形和多结晶形。 按材料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形,而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-si:h,a-si:h:f,a-sixgel-x:h等)、3v族(gaas,inp等)、26族(cds系)和磷化锌(zn3p2)等。 太阳能电池根据所用材料的不同,太阳能电池还可分为:硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池、塑料太阳能电池,其中硅太阳能电池是发展最成熟的,在应用中居主导地位。 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。 单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%,规模生产时的效率为15%。 在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于单晶硅成本价格高,大幅度降低其成本很困难,为了节省硅材料,发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜作为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉,而效率高于非晶硅薄膜电池,其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻,转换效率较高,便于大规模生产,有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应,稳定性不高,直接影响了它的实际应用。 如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题,那么,非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。 多晶体薄膜电池硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高,成本较单晶硅电池低,并且也易于大规模生产,但由于镉有剧毒,会对环境造成严重的污染,因此,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产品。 砷化镓(gaas)iii-v化合物电池的转换效率可达28%,gaas化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感,适合于制造高效单结电池。 但是gaas材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了用gaas电池的普及。 铜铟硒薄膜电池(简称cis)适合光电转换,不存在光致衰退问题,转换效率和多晶硅一样。 第0237章预告能量转化装置