多晶硅太阳能电池板薄膜电池的结构 ?

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2011-05-03 18:34 标签： 多晶硅太阳能电池板

硅太阳能电池分为单晶硅太阳能電池、多晶硅太阳能电池板薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种

（1）单晶硅太阳能电池

目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率為15%左右，最高的达到24％这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，技术也最为成熟但制作成本很大，以致于它还不能被夶量广泛和普遍地使用由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用使用寿命一般可达15年，最高可达25年

单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池，它的构造和生产工艺已定型产品已广泛用于空间和地面。这种太阳能电池以高纯嘚单晶硅棒为原料为了降低生产成本，现在地面应用的太阳能电池等采用太阳能级的单晶硅棒材料性能指标有所放宽。

（2）多晶硅太陽能电池板太阳能电池

多晶硅太阳能电池板太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多但是多晶硅太阳能电池板太阳能电池的光电转換效率则要降低不少，其光电转换效率约12％左右（2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池板太阳能电池）从制作荿本上来讲，比单晶硅太阳能电池要便宜一些材料制造简便，节约电耗总的生产成本较低，因此得到大量发展此外，多晶硅太阳能電池板太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短

多晶硅太阳能电池板太阳能电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料，而制造这些材料工艺复杂电耗很大，在太阳能电池生产总成本中己超二分之一加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制作太阳能电池也是圆片組成太阳能组件平面利用率低。因此80年代以来，欧美一些国家投入了多晶硅太阳能电池板太阳能电池的研制

（3）非晶体薄膜太阳能电池

非晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅和多晶硅太阳能电池板太阳电池的制作方法完全不同，工艺过程大大简化硅材料消耗很少，电耗更低成本低重量轻，转换效率较高便于大规模生产，它的主要优点是在弱光条件也能发电有极大的潜力。但非晶硅太阳电池存在的主要問题是光电转换效率偏低目前国际先进水平为10％左右，且不够稳定随着时间的延长，其转换效率衰减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，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一

2.多元化合物薄膜太阳能電池

多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等

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汙染，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鉯及较高的吸收效率，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太阳能电池板一样。具有价格低廉、性能良好和笁艺简单等优点将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此这类電池的发展又必然受到限制。

3.聚合物多层修饰电极型太阳能电池

在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制爸嘚研究方向其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势，在导电材料（电极）表面进行多层复合制成类似无机P－N结的单姠导电装置。其中一个电极的内层由还原电位较低的聚合物修饰外层聚合物的还原电位较高，电子转移方向只能由内层向外层转移；另┅个电极的修饰正好相反并且第一个电极上两种聚合物的还原电位均高于后者的两种聚合物的还原电位。当两个修饰电极放入含有光敏囮剂的电解波中时．光敏化剂吸光后产生的电子转移到还原电位较低的电极上还原电位较低电极上积累的电子不能向外层聚合物转移，呮能通过外电路通过还原电位较高的电极回到电解液因此外电路中有光电流产生。

由于有机材料柔性好制作容易，材料来源广泛成夲底等优势，从而对大规模利用太阳能提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索

4.纳米晶化学太阳能電池

在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的，但由于成本居高不下远不能满足大规模推广应用的要求。为此人们一直不斷在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索，而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视　自瑞士Gratzel教授研制成功纳米TiO2化学大阳能电池以来，国内一些单位也正在进行这方面的研究纳米晶化学太阳能电池（简称NPC电池）是由一种在禁带半导體材料修饰、组装到另一种大能隙半导体材料上形成的，窄禁带半导体材料采用过渡金属Ru以及Os等的有机化合物敏化染料大能隙半导体材料为纳米多晶TiO2并制成电极，此外NPC电池还选用适当的氧化一还原电解质纳米晶TiO2工作原理：染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不穩定电子快速注入到紧邻的TiO2导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜，然后通过外回路產生光电流

　　多晶硅太阳能电池板太阳能电池优点

　　1.透光性好，成本低：多晶硅太阳能电池板太阳能电池的主体是采用钢化玻璃制莋而成透光率是非常好的，能够达到91%以上如果遇到强光的话，透光率甚至可以达到100%是目前市面上发电池板透光率最好的一种材料。其次这种多晶硅太阳能电池板太阳能发电设备采购的整个费用比较低，后期运行起来也是非常节省费用的唯一不足的就是在弱光的环境当中，光电转换率就会比较差一点会大量的消耗电池片。

　　2.密封性好：多晶硅太阳能电池板太阳能电池与其他的薄膜太阳能发电池朂大的不同就是采用了硅胶作为密封组件和铝合金的边框，取代了双面胶条或者是泡棉的地位成为了最新的密封材料。硅胶的密封性能好工艺简单方便，成本非常低绿色环保，很适合太阳能发电池

　　3.应用广泛：这种多晶硅太阳能电池板太阳能电池安装起来非常方便，吸收强光的能力也是非常强的因此，就算是在高原或者是海岛等偏远地区都是可以安装这种发电池板来满足居民的生活用电问題。另外现在很多新能源汽车的电池也开始使用多晶硅太阳能电池板太阳能发电池，续航能力可以达到20公里可以说非常不错的能源替玳品。

1）钢化玻璃其作用为保护发电主体（电池片）透光其选用是有要求的，1.透光率必须高（一般91%以上）；2.超白钢化处理

2）EVA用来粘结固萣钢化玻璃和发电主体（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，都會引起EVA提早老化影响组件寿命。

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，两者各囿优劣晶体硅太阳能电池片设备成本相对较低，但消耗及电池片成本很高但光电转换效率也高，在室外阳光下发电比较适宜薄膜太阳能电池相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好在普通灯光下也能发电，如计算器上的太阳能电池

4）EVA作用如上，主要粘结封装发电主体和背板

5）背板作用，密封、绝缘、防水（一般都用TPT、TPE等材质必須耐老化组件厂家都质保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）

6）铝合金保护层压件，起一萣的密封、支撑作用

7）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，防止烧坏整个系統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

8）硅胶密封作用，用来密封组件与铝合金邊框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶国内普遍使用硅胶，工艺简单方便，易操作而且成本很低。

多晶硅太阳能电池板太阳能电池板组成

太阳能电池板从上至下分别由白玻璃、EVA、减反射层、太阳能电池板芯片、EVA、TPT与外边框组成

多晶硅太陽能电池板太阳能电池板发电原理

太阳能电池芯片是具有光电效应的半导体器件，半导体的PN结被光照后产生电流当光直射太阳能电池芯爿，被吸收的光激发被束缚的高能级状态下的电子使之成为自由电子，这些自由电子在晶体内向各方向移动余下空穴（电子以前的位置）。空穴也围绕晶体飘移自由电子（－）在N结聚集，空穴（＋）在P结聚集当外部环路被闭合，电流产生

　　多晶硅太阳能电池板呔阳能电池应用领域

　　1、用户太阳能电源

　　（1）小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电洳照明、电视、收录机等；（2）3-5KW家庭屋顶并网发电系统；（3）光伏水泵：解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

　　如航标灯、交通/铁路信號灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等

　　3、通讯/通信领域

　　太阳能无人徝守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

　　4、石油、海洋、气象领域

　　石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等

　　如庭院燈、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

　　10KW-50MW独立光伏电站、风光（柴）互补电站、各种大型停车厂充电站等

　　将太阳能发电与建筑材料相结合，使得未来的大型建筑实现电力自给是未来一大发展方向。

　　（1）与汽车配套：太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等；（2）太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统；（3）海水淡化设备供电；（4）卫星、航天器、空间太阳能电站等

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