光伏电池种类详解

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：目前光伏电池,按原材料划分,主要有晶硅光伏电池和非晶硅光伏电池两大类。

目前光伏电池,按原材料划分,主要有晶硅光伏电池和非晶硅光伏电池两大类。其中晶硅光伏电池又分为单晶硅和多晶硅两种,多晶硅比单晶硅光电转换效率低,但是价格比较优惠。非晶硅主要有多元化合物、光伏电池等。每种都有它自己的特点。

1.单晶硅光伏电池

单晶硅光伏电池是目前应用最广泛、技术最成熟、使用寿命最长、光电转换效率最高的硅光伏电池。但是单晶硅光伏电池的原材料单晶硅价格高,制造技术要求高,制造工艺繁琐,一般需要经过表面织构化、发射区钝化和分区渗杂处理,使得单晶硅光伏电池的成本高,存在很大的劣势。

2.多晶硅光伏电池

多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面,例如在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面,远不如单晶硅明显。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少,无效率衰退问题,还有可能在廉价衬底材料上制备,其成本价格远低于单晶硅电池,而效率又高于非晶硅薄膜电池,因此多晶硅薄膜电池不久将会在光伏电池市场上占据主导地位。

3.聚光光伏电池

聚光光伏电池严格来说是对光伏电池的一种改良,目的是改善光伏电池辐射吸收效果,降低光伏电池利用的效率。用于聚光光伏电池的单体,与普通太阳电池略有不同,因需耐高倍率的太阳辐射,特别是在较高温度下的光电转换性能要得到保证,故在半导体材料选择、电池结构和栅线设计等方面都要进行一些特殊考虑。最理想的材料是砷化镓,其次是单晶硅材料。在电池结构方面,普通太阳电池多用平面结构,而聚光太阳电池常采用垂直结构,以减少串联电阻的影响。同时,聚光电池的栅线也较密,典型的聚光电池的栅线约占电池面积的10%,以适应大电流密度的需要。

4.混合化合物光伏电池

混合化合物光伏电池是使用多种元素半导体材料加工而成的光伏电池,这类光伏电池的材料为无机盐,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污染。砷化镓(Ga As)Ⅲ—Ⅴ化合物电池的转换效率可达28%,Ga As化合物材料具有十分理想的光学带隙以及较高的吸收效率,抗辐照能力强,对热不敏感,适合于制造高效单结电池。但是Ga As材料的价格不菲,因而在很大程度上限制了用Ga As电池的普及。铜铟硒薄膜光伏电池(简称CIS)适合光电转换,不存在光致衰退问题,转换效率和多晶硅一样。具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点,将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。

光伏电池种类详解

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