太阳能电池的类型

本文由 tracyzoy 贡献doc 文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。太阳能电池的类型短路电流 ，开路电压 ，填充因子，转换效率 η （单结太阳电池的转换效率理论极限是由半导体材料的 禁带宽度决） ，串联电阻，并联电阻。一、晶体 Si 太阳电池单晶硅太阳电池， 首先使用籽晶在高温下制成圆柱形硅锭， 然后切割成厚度为 200um 左右的薄片。 在 p 单晶硅太阳电池 型硅片表面扩散磷原子形成很薄的 n 型层， 然后再表面镀上减反膜和收集电流用的电极， 背面全部镀上 电极就制成最基本的太阳电池构造。 在实用生产中能达到转换效率最高， 耐久性， 可靠性优秀， 成本相 对较高。 最一般的太阳电池结构。2004 年， 德国 Fraunhofer 太阳能研究所采用钝化发射极与背电极结构， 所制成的单晶 Si 太阳电池效率为 21.6% 。美国 Sun Power 公司发展的高效背面点接触电池，其效率达到 了23%。 多晶硅太阳电池，单晶硅太阳电池一直在光伏工业中占据着主导地位。但是，单晶硅电池的制造成本相 多晶硅太阳电池 对较高。多晶硅使用与使用籽晶拉的单晶不同，其晶体内部并不是一个完整的整体， 而是由很多个晶向 不同的单晶的晶粒连接在一起形成的一个很大的晶锭。 由于在晶界处得结合有一部分不完整， 形成了晶 体缺陷， 直接影响太阳电池的转换效率， 因此， 多晶硅太阳电池必须使用氢钝化的方法的进行处理。 便 面能看到复杂的纹理。它是现在生产量最大的太阳电池。从材料占有率来看， 1996 年，多晶硅材料占整 个太阳电池材料市场的 36%左右；到 21 世纪初，已占到 50%以上，成为最主要的太阳电池用光伏材料。 21 世纪初，铸造多晶硅太阳电池的效率则达到了 20.3% ；而实际生产中，铸造多晶硅太阳电池的效率也 道道 17.7% 。二、薄膜太阳电池 HIT 太阳电池 太阳电池，混合型硅太阳电池，与普通的单晶硅太阳电池相比最大的特点是，在高温环境下，电池 性能下降率小。 CIGS 薄膜太阳电池 是由铜（ Cu） 、铟（ In ） 、镓（ Ga）和硒（ Se）组成的化合物制成的太阳电池，最 主要特征是光吸收系数很高， 只用 2 — 3um 的厚度就能吸收几乎所有到达其表面的太阳光来发电。 另一 个特点是容易选择衬底材料， 用普通玻璃或者金属箔， 塑料薄片均可制成柔性太阳电池。 另外，这种太 阳电池抗辐射能力强， 可以适用于太空开发。 CdTe( 碲化镉 碲化镉 ) ， 通常用硫化镉（ CdS）作为 n 型半导体层，制成 CdS/CdTe 异质结太阳电池结构。低成本 碲化镉 高效率太阳电池，禁带宽度 1.5eV ，由此决定的光吸收特性很接近太阳光谱，在理论上可以实现很高的 转换效率。 在比较低的温度下可以在玻璃板上制作结晶性较好的多晶薄膜， 因此用这种材料可以制作成 本低，效率高的薄膜太阳电池。但是镉是有毒性的。 多结太阳电池，追求高效率的太阳电池。 半导体材料对光能量的吸收各有不同， 太阳光包含从紫外线到 多结太阳电池 红外线的各种波长的光，波长越短光的能量越大，太阳电池吸收后产生的电压也越高。把带隙不同的多 个太阳电池重叠在一起就形成了多结太阳电池可以吸收不同波长的太阳光。根据计算， 其理论转换效率 可以超过 60%。 高性能的多节太阳电池主要用在像太空开发等特别重视转换效率的地方。 民用中， 考虑 用透镜和聚光镜把光聚集到小面积的多结太阳电池上三、光化学太阳电池 光化学太阳电池 光电化学太阳电池是基于光伏材料中光电子化学过程而实现的太阳能转换器件， 染料敏化太阳电池 和有机薄膜太阳电池是两种最重要的光电化学太阳电池。 染料敏化太阳电池， 附着在氧化钛表面的染料吸收可见光以及附近的太阳光而将内部电子激发，这些电 染料敏化太阳电池 子想氧化钛电极转移，失去电子的染料从电解液中的典离子得到补充时期再生。 所存在的主要困难是： 1. 由于作为光电极的纳米结构中存在大量晶粒间界， 使得光生电子的传输效率较低， 容易发生反向复合， 因而光电转换效率难以大幅度提高； 2. 由于使用的电解质溶液， 容易造成封装困难， 且容易泄漏， 使得 光电池的稳定性和使用寿命降低； 3. 从使用角度，串联结构的染料敏化太阳电池能够实现更宽波长范围 内的吸收。目前染料敏化太阳电池的实验室最高转换效率最高值为 12%。 有机薄膜太阳电池， 将两种有机半导体混合在一起制成溶液， 然后把溶液涂在带有电极的衬底上， 经过 有机薄膜太阳电池 干燥制成薄膜， 最后再薄膜的上面制作电极就制成了太阳电池。 其具有的大面积、 低成本特点， 尤其是 具有可弯曲和折叠的柔性制造优势。 但最组要问题是光伏材料的光谱响应范围与太阳光谱能量范围不匹 配， 因而影响其转换效率。 为了进一步提高这种太阳电池的光电转换效率， 将重点考虑以下几个方面的 问题： 1. 寻找禁带宽度较小的光敏化材料，提高其光谱能量吸收范围； 2。选择合适的金属电极，使正负 极都能形成很好的欧姆接触，以利于电子的收集； 3. 优化相分离的复合膜的相态， 控制光敏组分的结晶 相貌， 提高载流子迁移率； 4. 采用具有不同吸收波长范围的多结叠层结构，充分吸收和利用太阳光谱的 能量。1 本文由 tracyzoy 贡献doc 文档可能在 WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。太阳能电池的类型短路电流 ，开路电压 ，填充因子，转换效率 η （单结太阳电池的转换效率理论极限是由半导体材料的 禁带宽度决） ，串联电阻，并联电阻。一、晶体 Si 太阳电池单晶硅太阳电池， 首先使用籽晶在高温下制成圆柱形硅锭， 然后切割成厚度为 200um 左右的薄片。 在 p 单晶硅太阳电池 型硅片表面扩散磷原子形成很薄的 n 型层， 然后再表面镀上减反膜和收集电流用的电极， 背面全部镀上 电极就制成最基本的太阳电池构造。 在实用生产中能达到转换效率最高， 耐久性， 可靠性优秀， 成本相 对较高。 最一般的太阳电池结构。2004 年， 德国 Fraunhofer 太阳能研究所采用钝化发射极与背电极结构， 所制成的单晶 Si 太阳电池效率为 21.6% 。美国 Sun Power 公司发展的高效背面点接触电池，其效率达到 了23%。 多晶硅太阳电池，单晶硅太阳电池一直在光伏工业中占据着主导地位。但是，单晶硅电池的制造成本相 多晶硅太阳电池 对较高。多晶硅使用与使用籽晶拉的单晶不同，其晶体内部并不是一个完整的整体， 而是由很多个晶向 不同的单晶的晶粒连接在一起形成的一个很大的晶锭。 由于在晶界处得结合有一部分不完整， 形成了晶 体缺陷， 直接影响太阳电池的转换效率， 因此， 多晶硅太阳电池必须使用氢钝化的方法的进行处理。 便 面能看到复杂的纹理。它是现在生产量最大的太阳电池。从材料占有率来看， 1996 年，多晶硅材料占整 个太阳电池材料市场的 36%左右；到 21 世纪初，已占到 50%以上，成为最主要的太阳电池用光伏材料。 21 世纪初，铸造多晶硅太阳电池的效率则达到了 20.3% ；而实际生产中，铸造多晶硅太阳电池的效率也 道道 17.7% 。二、薄膜太阳电池 HIT 太阳电池 太阳电池，混合型硅太阳电池，与普通的单晶硅太阳电池相比最大的特点是，在高温环境下，电池 性能下降率小。 CIGS 薄膜太阳电池 是由铜（ Cu） 、铟（ In ） 、镓（ Ga）和硒（ Se）组成的化合物制成的太阳电池，最 主要特征是光吸收系数很高， 只用 2 — 3um 的厚度就能吸收几乎所有到达其表面的太阳光来发电。 另一 个特点是容易选择衬底材料， 用普通玻璃或者金属箔， 塑料薄片均可制成柔性太阳电池。 另外，这种太 阳电池抗辐射能力强， 可以适用于太空开发。 CdTe( 碲化镉 碲化镉 ) ， 通常用硫化镉（ CdS）作为 n 型半导体层，制成 CdS/CdTe 异质结太阳电池结构。低成本 碲化镉 高效率太阳电池，禁带宽度 1.5eV ，由此决定的光吸收特性很接近太阳光谱，在理论上可以实现很高的 转换效率。 在比较低的温度下可以在玻璃板上制作结晶性较好的多晶薄膜， 因此用这种材料可以制作成 本低，效率高的薄膜太阳电池。但是镉是有毒性的。 多结太阳电池，追求高效率的太阳电池。 半导体材料对光能量的吸收各有不同， 太阳光包含从紫外线到 多结太阳电池 红外线的各种波长的光，波长越短光的能量越大，太阳电池吸收后产生的电压也越高。把带隙不同的多 个太阳电池重叠在一起就形成了多结太阳电池可以吸收不同波长的太阳光。根据计算， 其理论转换效率 可以超过 60%。 高性能的多节太阳电池主要用在像太空开发等特别重视转换效率的地方。 民用中， 考虑 用透镜和聚光镜把光聚集到小面积的多结太阳电池上三、光化学太阳电池 光化学太阳电池 光电化学太阳电池是基于光伏材料中光电子化学过程而实现的太阳能转换器件， 染料敏化太阳电池 和有机薄膜太阳电池是两种最重要的光电化学太阳电池。 染料敏化太阳电池， 附着在氧化钛表面的染料吸收可见光以及附近的太阳光而将内部电子激发，这些电 染料敏化太阳电池 子想氧化钛电极转移，失去电子的染料从电解液中的典离子得到补充时期再生。 所存在的主要困难是： 1. 由于作为光电极的纳米结构中存在大量晶粒间界， 使得光生电子的传输效率较低， 容易发生反向复合， 因而光电转换效率难以大幅度提高； 2. 由于使用的电解质溶液， 容易造成封装困难， 且容易泄漏， 使得 光电池的稳定性和使用寿命降低； 3. 从使用角度，串联结构的染料敏化太阳电池能够实现更宽波长范围 内的吸收。目前染料敏化太阳电池的实验室最高转换效率最高值为 12%。 有机薄膜太阳电池， 将两种有机半导体混合在一起制成溶液， 然后把溶液涂在带有电极的衬底上， 经过 有机薄膜太阳电池 干燥制成薄膜， 最后再薄膜的上面制作电极就制成了太阳电池。 其具有的大面积、 低成本特点， 尤其是 具有可弯曲和折叠的柔性制造优势。 但最组要问题是光伏材料的光谱响应范围与太阳光谱能量范围不匹 配， 因而影响其转换效率。 为了进一步提高这种太阳电池的光电转换效率， 将重点考虑以下几个方面的 问题： 1. 寻找禁带宽度较小的光敏化材料，提高其光谱能量吸收范围； 2。选择合适的金属电极，使正负 极都能形成很好的欧姆接触，以利于电子的收集； 3. 优化相分离的复合膜的相态， 控制光敏组分的结晶 相貌， 提高载流子迁移率； 4. 采用具有不同吸收波长范围的多结叠层结构，充分吸收和利用太阳光谱的 能量。1