太陽能光伏電池有哪些種類?
太陽(yang)能電池按結(jie)晶(jing)狀態可分為結(jie)晶(jing)系(xi)薄膜式和(he)非(fei)結(jie)晶(jing)系(xi)薄膜式(以下(xia)表示為a-)兩大類(lei),而前者又分為單結(jie)晶(jing)形(xing)(xing)和(he)多(duo)結(jie)晶(jing)形(xing)(xing)。
按材料(liao)可分(fen)為硅薄膜形(xing)(xing)、化(hua)合物(wu)半(ban)導體(ti)薄膜形(xing)(xing)和(he)(he)有機膜形(xing)(xing),而化(hua)合物(wu)半(ban)導體(ti)薄膜形(xing)(xing)又分(fen)為非(fei)結(jie)晶形(xing)(xing)(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和(he)(he)磷化(hua)鋅 (Zn 3 p 2 )等。
太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)根(gen)據所用材料的不同(tong),太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)還可(ke)分為:硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)、多(duo)元化合物薄膜太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)、聚合物多(duo)層修飾電(dian)(dian)極型太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)、納(na)米晶太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)、有機太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi),其中硅(gui)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)(dian)池(chi)是目前發展最(zui)成熟的,在應用中居主導地位。
(1)硅太陽(yang)能電池
硅(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)分為單晶(jing)硅(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)、多晶(jing)硅(gui)薄膜太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)和非(fei)晶(jing)硅(gui)薄膜太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)三種(zhong)。
單(dan)晶硅(gui)(gui)太(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)轉換效(xiao)(xiao)率最高(gao)(gao),技術(shu)也最為(wei)成熟。在實驗室里最高(gao)(gao)的(de)轉換效(xiao)(xiao)率為(wei)24.7%,規模(mo)生(sheng)產時的(de)效(xiao)(xiao)率為(wei)15%。在大(da)規模(mo)應(ying)用和(he)工(gong)業生(sheng)產中仍占(zhan)據主導地位(wei),但由于單(dan)晶硅(gui)(gui)成本(ben)價格高(gao)(gao),大(da)幅(fu)度降低其成本(ben)很困(kun)難,為(wei)了(le)(le)節(jie)省硅(gui)(gui)材(cai)料,發展了(le)(le)多晶硅(gui)(gui)薄膜(mo)(mo)和(he)非晶硅(gui)(gui)薄膜(mo)(mo)做為(wei)單(dan)晶硅(gui)(gui)太(tai)陽能(neng)電(dian)池(chi)的(de)替(ti)代產品。
多晶硅(gui)(gui)薄膜太(tai)陽能(neng)電池(chi)與單晶硅(gui)(gui)比較,成本低廉,而效(xiao)率(lv)高于(yu)非晶硅(gui)(gui)薄膜電池(chi),其實驗室最高轉(zhuan)換效(xiao)率(lv)為18%,工業規(gui)模生產的轉(zhuan)換效(xiao)率(lv)為10%。因此(ci),多晶硅(gui)(gui)薄膜電池(chi)不久將(jiang)會(hui)在太(tai)陽能(neng)電地(di)市場(chang)上占據主導(dao)地(di)位(wei)。
非晶(jing)硅薄(bo)膜太陽能電(dian)池成(cheng)本(ben)低(di)重(zhong)量(liang)輕,轉換(huan)效(xiao)率較高,便于(yu)大規模生(sheng)產,有極大的潛力。但受制(zhi)于(yu)其(qi)材料引發的光(guang)電(dian)效(xiao)率衰退效(xiao)應(ying),穩定(ding)性不高,直接(jie)影響了它的實際(ji)應(ying)用。如(ru)果能進(jin)一步解(jie)決(jue)穩定(ding)性問(wen)題(ti)(ti)及提高轉換(huan)率問(wen)題(ti)(ti),那么(me),非晶(jing)硅大陽能電(dian)池無疑(yi)是(shi)太陽能電(dian)池的主要(yao)發展產品之一。
(2)多元化合物薄膜(mo)太陽能(neng)電池
多元(yuan)化(hua)合物薄(bo)膜太陽能電池(chi)材料為無機(ji)鹽(yan),其(qi)主要包括砷化(hua)鎵III-V族化(hua)合物、硫化(hua)鎘(ge)、硫化(hua)鎘(ge)及銅錮硒薄(bo)膜電池(chi)等。
硫化鎘(ge)、碲化鎘(ge)多晶(jing)薄(bo)膜(mo)電(dian)池的(de)(de)效(xiao)率(lv)較非晶(jing)硅(gui)薄(bo)膜(mo)太(tai)陽能電(dian)池效(xiao)率(lv)高,成本較單晶(jing)硅(gui)電(dian)池低(di),并(bing)且也易于(yu)大規模生產,但由于(yu)鎘(ge)有劇毒,會對環境(jing)造成嚴重的(de)(de)污(wu)染,因此,并(bing)不(bu)是晶(jing)體硅(gui)太(tai)陽能電(dian)池最理想的(de)(de)替代產品。
砷化(hua)鎵(GaAs)III-V化(hua)合(he)物電(dian)池的(de)(de)轉換效(xiao)率可達28%,GaAs化(hua)合(he)物材(cai)料具有十分理想的(de)(de)光(guang)學帶隙以(yi)及(ji)較高(gao)(gao)的(de)(de)吸收效(xiao)率,抗輻照能力強(qiang),對熱不敏感,適合(he)于制造高(gao)(gao)效(xiao)單結(jie)電(dian)池。但是GaAs材(cai)料的(de)(de)價格不菲,因而在(zai)很大程(cheng)度(du)上限制了用GaAs電(dian)池的(de)(de)普及(ji)。
銅(tong)銦硒薄膜電池(簡(jian)稱CIS)適合(he)光電轉換,不存(cun)在(zai)光致衰退問題,轉換效(xiao)率和多晶硅一樣。具有(you)價格低廉、性能良好和工藝簡(jian)單等優點,將(jiang)成為(wei)今后發(fa)展(zhan)太陽能電池的(de)(de)(de)(de)一個重要(yao)方向。唯(wei)一的(de)(de)(de)(de)問題是(shi)材料的(de)(de)(de)(de)來源,由于(yu)銦和硒都是(shi)比較稀有(you)的(de)(de)(de)(de)元素,因此,這類(lei)電池的(de)(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)又必然受(shou)到限制。
(3)聚合物多(duo)層修飾電(dian)極型太(tai)陽(yang)能電(dian)池
以(yi)有機聚(ju)合物(wu)代替無(wu)機材(cai)料是(shi)(shi)剛(gang)剛(gang)開始(shi)的(de)(de)一個太(tai)陽能(neng)(neng)(neng)電池制(zhi)造的(de)(de)研究方(fang)向。由于有機材(cai)料柔性(xing)好(hao),制(zhi)作容易(yi),材(cai)料來(lai)源廣泛,成本底等優勢,從而對大規模利用太(tai)陽能(neng)(neng)(neng),提(ti)供廉價(jia)電能(neng)(neng)(neng)具有重要意義。但以(yi)有機材(cai)料制(zhi)備太(tai)陽能(neng)(neng)(neng)電池的(de)(de)研究僅(jin)僅(jin)剛(gang)開始(shi),不論是(shi)(shi)使(shi)用壽(shou)命,還是(shi)(shi)電池效率都不能(neng)(neng)(neng)和無(wu)機材(cai)料特別是(shi)(shi)硅電池相(xiang)比。能(neng)(neng)(neng)否發展(zhan)成為具有實用意義的(de)(de)產(chan)品,還有待于進一步(bu)研究探索。
(4)納米晶太陽能電池
納(na)米(mi)TiO2晶(jing)體化(hua)學能(neng)太(tai)陽能(neng)電(dian)(dian)池是新近發展的,優點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩(wen)定的性能(neng)。其光電(dian)(dian)效率穩(wen)定在10%以上,制(zhi)作成本僅為硅太(tai)陽電(dian)(dian)池的1/5~1/10.壽命(ming)能(neng)達到2O年以上。
但(dan)由于此類電(dian)池(chi)的研究和開發(fa)剛剛起步,估(gu)計(ji)不久的將來會逐步走上(shang)市場。
(5)有機太陽能電(dian)池
有機(ji)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)池,顧名思義,就是由有機(ji)材料(liao)構成(cheng)核心(xin)部分的(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)池。大(da)家對有機(ji)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)池不熟悉,這是情(qing)理中的(de)事。如(ru)今量產的(de)太(tai)(tai)陽(yang)(yang)能(neng)(neng)電(dian)池里,95%以上是硅基的(de),而(er)剩下的(de)不到5%也是由其它無機(ji)材料(liao)制成(cheng)的(de)。