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第245章 太陽能電池

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太陽能電池組件構成及各部分功能:

1,鋼化玻璃其作用為保護發電主體(如電池片),透光其選用是有要求的:透光率必須高(一般91%以上),超白鋼化處理。

2,EVA用來粘結固定鋼化玻璃和發電主體(如電池片),透明EVA材質的優劣直接影響到元件的壽命,暴露在空氣中的EVA易老化發黃,從而影響元件的透光率,從而影響元件的發電質量除了EVA本身的質量外。

而元件廠家的層壓工藝影響也是非常大的,如EVA膠連度不達標,EVA與鋼化玻璃、背板粘接強度不夠,都會引起EVA提早老化,影響元件壽命。主要粘結封裝發電主體和背板。

3,電池片主要作用就是發電,發電主體市場上主流的是晶體矽太陽電池片、薄膜太陽能電池片,兩者各有優劣。

晶體矽太陽能電池片,裝置成本相對較低,光電轉換效率也高,在室外陽光下發電比較適宜,但消耗及電池片成本很高。

薄膜太陽能電池,消耗和電池成本很低,弱光效應非常好,在普通燈光下也能發電,但相對裝置成本較高,光電轉化效率相對晶體矽電池片一半多點,如計算器上的太陽能電池。

4,背板作用,密封、絕緣、防水(一般都用TPT、TPE等材質必須耐老化,大部分元件廠家都是質保25年,鋼化玻璃,鋁合金一般都沒問題,關鍵就在與背板和矽膠是否能達到要求。

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5,鋁合金保護層壓件,起一定的密封、支撐作用。

6,接線盒保護整個發電系統,起到電流中轉站的作用,如果元件短路接線盒自動斷開短路電池串,防止燒壞整個系統接,線盒中最關鍵的是二極體的選用,根據元件內電池片的型別不同,對應的二極體也不相同。

7,矽膠密封作用,用來密封元件與鋁合金邊框、元件與接線盒交界處。

有些會使用雙面膠條、泡棉來替代矽膠,但大部分普遍使用矽膠,工藝簡單,方便,易操作,而且成本很低。

太陽能電池的基本特性有太陽能電池的極性、太陽電池的性能參數、太陽能電環保電池的伏安特性三個基本特性。

太陽能電池的極性是矽太陽能電池一般製成P+N型結構或N+P型結構,P+和N+,表示太陽能電池正面光照層半導體材料的導電型別;N和P,表示太陽能電池背面襯底半導體材料的導電型別。

而太陽能電池的電性能與製造電池所用半導體材料的特性有關。

太陽電池的性能參數由開路電壓、短路電流、最大輸出功率、填充因子、轉換效率等組成。

這些引數是衡量太陽能電池效能好壞的標誌。

太陽能電池的伏安特性是P-N結太陽能電池,包含一個形成於表面的淺P-N結、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。

當電池暴露於太陽光譜時,能量小於禁帶寬度Eg的光子對電池輸出並無貢獻。

能量大於禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻能量Eg,小於Eg的能量則會以熱的形式消耗掉。

因此,在太陽能電池的設計和製造過程中,必須考慮這部分熱量對電池穩定性、壽命等的影響。

太陽能交流發電系統是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽能直流發電系統則不包括逆變器。

太陽能電池按結晶狀態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,而前者又分為單結晶形和多結晶形。

按材料可分為矽薄膜形、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(Zn3p2)等。

太陽能電池根據所用材料的不同,太陽能電池還可分為:矽太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、聚合物多層修飾電極型太陽能電池、奈米晶太陽能電池、有機太陽能電池、塑膠太陽能電池,其中矽太陽能電池是發展最成熟的,在應用中居主導地位。

矽太陽能電池分為單晶矽太陽能電池、多晶矽薄膜太陽能電池和非晶矽薄膜太陽能電池三種。

單晶矽太陽能電池轉換效率最高,技術也最為成熟。在實驗室裡最高的轉換效率為24.7%,規模生產時的效率為15%。

在大規模應用和工業生產中仍佔據主導地位,但由於單晶矽成本價格高,大幅度降低其成本很困難,為了節省矽材料,發展了多晶矽薄膜和非晶矽薄膜作為單晶矽太陽能電池的替代產品。

多晶矽薄膜太陽能電池與單晶矽比較,成本低廉,而效率高於非晶矽薄膜電池,其實驗室最高轉換效率為18%,工業規模生產的轉換效率為10%。

非晶矽薄膜太陽能電池成本低重量輕,轉換效率較高,便於大規模生產,有極大的潛力。但受制於其材料引發的光電效率衰退效應,穩定性不高,直接影響了它的實際應用。

如果能進一步解決穩定性問題及提高轉換率問題,那麼,非晶矽太陽能電池無疑是太陽能電池的主要發展產品之一。

多晶體薄膜電池硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶矽薄膜太陽能電池效率高,成本較單晶矽電池低,並且也易於大規模生產,但由於鎘有劇毒,會對環境造成嚴重的汙染,因此,並不是晶體矽太陽能電池最理想的替代產品。

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帶隙以及較高的吸收效率,抗輻照能力強,對熱不敏感,適合於製造高效單結電池。

但是GaAs材料的價格不菲,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(簡稱CIS)適合光電轉換,不存在光致衰退問題,轉換效率和多晶矽一樣。

第0237章預告能量轉化裝置

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