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薄膜太阳电池的定义及特点

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薄膜太阳电池的定义及特点

发布日期:2018-06-19 00:00 来源:http://www.hoomaloka.com 点击:

   薄膜太阳电池

  4.1 概述

  由于晶体硅太阳电池具有转换效率高性能稳定等优点,自从40多年前光伏开始地面应用以来,一直占有主导地位。传统的晶体硅电池需用大量半导体物料,价格较贵,而且比较笨重,使其应用范围受到限制。而且,传统晶体硅太阳电池的技术发展已日臻成熟,其主要成本来自硅晶体材料,进一步压缩成本的空间十分有限。在2004年以前,晶体硅电池的原料主要是利用半导体行业中电子级硅的头尾料、次品或废料,后来由于太阳电池行业的快速发展,太阳电池所消耗的多晶硅原材料超过了半导体行业中多品硅原材料的用量。从2006年开始出现了多晶硅原材料严重短缺,价格飞涨的局面,成了制约当时晶体硅电池生产的瓶预。薄膜大阳电池由于所用材料少.价格低廉受到了人们的青味特别是近年来光伏与建筑体化开始大量推广应用,采用薄膜电池更有其独特的优点。

  1. 薄膜太阳电池的特点

  与晶体硅电池相比,薄膜电池具有系列突出的优点。

  (1)生产成本低

  由于反应温度低,可在200C左右的温度下制造,因此可在玻璃、不锈钢板、铝箔、陶瓷板、聚合物等基片上淀积薄膜,易于实现规模化生产,降低成本。

  (2)材料用量少

  非晶硅光吸收系数大,硅膜的厚度可极薄。例如,使用单晶硅,要充分吸收太阳光,需要的厚度为180 ~ 200um;而使用非晶硅,只要1μum就已足够,并且不需像单晶那样切片,材料的浪费极少。

  (3)制造工艺简单,可连续、大面积、自动化批量生产

  采用玻璃基板的非晶硅太阳电池,其主要工序目前普遍采用的是等离子增强型化学气相淀积(PECVD)法,生产方式具有自动化程度高、生产效率高的特点。此种制作工艺可以连续在多个真空淀积室或多片在一个沉积室内完成,从而实现大批量生产。

  (4)制造过程消耗电力少,能量偿还时间短

  用PECVD法制备非晶硅,基板温度仅200~250C,且放电电极所需的放电功率密度较低。与单晶硅在1412C以上反复多次熔解相比,所消耗的电力少得多。晶体硅太阳电池的能量偿还时间为2-3年,而转换效率为6%的非晶硅太阳电池只要1-1.5年

  (5)高温性能好

  当太阳能电池工作温度高于标准测试温度25C时,其输出功率会有所下降。对于晶体硅电池,温度每升高1C,输出功率约下降0.5% ;而薄膜电池温度系数较低,如非晶硅太阳电池只下降0.25%,因而其输出功率受温度的影响比晶体硅太阳电池要小得多。例如,座IMW

  的单晶硅电池光伏电站,在太阳电池的温度达到65℃时。输出功率只有800kW,而如果来用相

  同功率的CdTe电池,在同样温度下,其输出功率还有900kW。

  (6)弱光响应好,充电效率高

  由于非晶硅电池在整个可见光范围内的光谱响应范围宽,在实际使用中对低光强有较好的适应性,而且能够吸收散射光。与相同功率的晶体硅太阳电池相比,非晶硅电池的发电量约

  可增加10%。

  (7)不存在内部电路短路问题

  实用的集成型薄膜太阳电池已经在工艺中实现了电池互联输出电压高,避免了晶体硅太阳电池组件互联封装引起的可靠性等问题。

  (8)适合与建筑体化( BFV),可以根据需要制成不同的透光率代替玻璃幕城:地可有成以不锈钢或聚合物为村底的柔性电池,适合于建筑物曲面屋顶等处使用;还可以做成折叠式电源,方便携带,供给小型仪器计算机及军事通信GPS等领域的移动设备使用。

  薄膜太阳电池的主要有以下缺点。

    (1)转换效率偏低

  特别是规模化生产的非晶硅电池组件,转换效率大约只有晶体硅电池组件的一半 。

  (2)相同功率所需要太阳电池的面积增加

  与晶体硅相比,使用时要占用较大的面积,这在安装空间有限的情况下,将会受到限制,相应的BOS系统成本也要增加。

  (3)稳定性差

  由于非晶硅的光致衰减特性,非晶硅电池的光电转换效率在强光照后含有输出逐渐衰退的现象。这在一定程度上影响了这种低成本电池的应用。

  (4)固定资产投资大

  由于制造工艺要用到先进的专]加工设备,对生产环境的要求比较高,需要较高的投资费用。

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