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薄膜太陽能電池與傳統(tǒng)太陽能電板的不同_薄膜太陽能電池詳細(xì)說

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2019年08月19日  

前言

近幾年來,太陽能電池越來越受到科研人員的重視,發(fā)展迅速,前景光明。除了傳統(tǒng)的晶體硅用于太陽能電池的制備中,現(xiàn)在薄膜太陽能電池板也發(fā)展得如火如荼,那么薄膜太陽能電池有哪些?它們的性能如何?跟著小編看看吧!


隨著基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展,太陽能電池板的性能也有了很大的提高。薄膜太陽能電池板正逐漸成為主流。相比于傳統(tǒng)的硅材料太陽能電池板,它具有更好的柔韌性,拓寬了太陽能電池的應(yīng)用領(lǐng)域,能夠和你家的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無縫連接!


傳統(tǒng)太陽能電池板和薄膜電池板的不同

二者之間最明顯的區(qū)別在于厚度,導(dǎo)致了傳統(tǒng)太陽能電池板和薄膜太陽能電池在太陽能捕獲效率上存在差異,其原因在于材料的不同,薄膜太陽能電池采用了不同的化合物。


傳統(tǒng)的太陽能板用的是晶體硅(C-Si),這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年,比較成熟可靠。值得注意的是,雖然C-Si具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率,但是實(shí)際吸光效率較差,這就意味著太陽能板必須足夠厚,才能提高實(shí)際效率。


與此不同的是,薄膜技術(shù)可以“混搭”多種元素,比傳統(tǒng)太陽能板薄350倍左右,通過在玻璃、金屬、塑料等材料表面鍍膜或者沉積就可以制備太陽能電池面板。這樣,不同類型的材料對(duì)光能可以充分利用,提高效率。


薄膜太陽能電池的類型

現(xiàn)在,薄膜太陽能電池要達(dá)到兩個(gè)目標(biāo):一是要具有足夠的柔韌性,能夠在大型建筑材料表面附著,二是要實(shí)現(xiàn)和傳統(tǒng)太陽能電池一樣的效率,甚至更高。不同的制備技術(shù)所得的薄膜太陽能板和傳統(tǒng)的太陽能板相比,具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。通常對(duì)薄膜太陽能板的命名來自于半導(dǎo)體材料的類型。


1.不定形硅(a-Si)


圖1.a-Si光伏電池結(jié)構(gòu)


不定形硅是最早的也是最成熟的用于制作薄膜太陽能電池。這可能是因?yàn)榫w硅早已用在傳統(tǒng)太陽能電池上,人們對(duì)硅電子的性質(zhì)的了解比較透徹。


優(yōu)點(diǎn):與晶體硅不同,無定形硅具有較高的太陽能吸收率使其做成薄膜結(jié)構(gòu)成為可能,也有效地降低了成本。由于其原料充足、無毒、物美價(jià)廉的特點(diǎn),無定形硅迅速成為第一薄膜法,進(jìn)軍主流。


缺點(diǎn):由于其轉(zhuǎn)換效率較低,所以大多數(shù)只出現(xiàn)在小規(guī)模、柔性較好的電子產(chǎn)品中。


2.碲化鎘(CdTe)


圖2.CdTe光伏電池結(jié)構(gòu)


基于CdTe的太陽能電池是第二受歡迎的光伏技術(shù),轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定在5%左右,制造過程簡(jiǎn)單、迅速。可以和硅基材料相媲美,轉(zhuǎn)換效率的提高,也促進(jìn)了它的應(yīng)用。


優(yōu)點(diǎn):CdTe比硅基太陽能電池便宜,更值得注意的是,它具有最小的碳排放以及投資回收期。盡管CdTe以及其他薄膜材料,在效率方面仍然落后于傳統(tǒng)的c-Si面板。但是,差距在不斷縮小,2015年,一家叫做FirstSolar的公司做的CdTe太陽能面板效率能夠達(dá)到平均商業(yè)效率16.1%。


缺點(diǎn):CdTe的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是要用“非常的”材料來制造,鎘是一種劇毒物質(zhì),能夠像汞一樣在食物鏈中積累,這就有悖于環(huán)境友好、安全無毒的理念。許多機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室都在尋找環(huán)境友好、轉(zhuǎn)換效率高的替代物,太陽能廠商也在探索回收和循環(huán)利用含鎘材料的方法以解決環(huán)境問題。


3.銅銦鎵硒(CIGS)


圖3.CIGS光伏電池結(jié)構(gòu)


這種太陽能電池是另一種受歡迎的半導(dǎo)體類型。制備CIGS的技術(shù)在歐洲和日本越來越受到重視,而且世界各地的生產(chǎn)商們使用這種技術(shù)來充分發(fā)掘環(huán)境友好型材料的轉(zhuǎn)換效率的潛力。


優(yōu)點(diǎn):CIGS的優(yōu)點(diǎn)在于它是一種環(huán)境友好型材料,有利于生產(chǎn)商追求長(zhǎng)遠(yuǎn)利益,這種材料做成的太陽能電池相比于其他薄膜材料,具有較高的潛在效率,也有很大的熱阻。由于其不易分解,在一些使用壽命要求較高的設(shè)備中應(yīng)用潛力很大。


缺點(diǎn):CIGS技術(shù)尚未超過傳統(tǒng)的硅基太陽能板,但它近年來,轉(zhuǎn)化效率也有明顯提升。雖然基于實(shí)驗(yàn)室合成的效率超過20%,但在實(shí)際應(yīng)用中效率還達(dá)不到實(shí)驗(yàn)值的一半。


4.新的銅鋅錫硫方法(CZTS)


圖4.CZTS光伏電池結(jié)構(gòu)


在尋找既環(huán)境友好又原料豐富的太陽能電池材料的路上,CZTS被科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)。CZTS和CIGS在性能和制備方法上很類似,但其效率更低。


優(yōu)點(diǎn):CZTS是由地球上儲(chǔ)量豐富的銅、鋅、錫、和硫硒化物所組成。這意味著這種化合物既環(huán)保又便宜。但CdTe和CIGS中的碲和銦在地球中含量卻很稀少。


缺點(diǎn):CZTS現(xiàn)在仍處在發(fā)展的早期階段,為了達(dá)到商業(yè)化,提出了較高的效率要求,現(xiàn)在所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化效率在7.6%左右。只有效率至少達(dá)到20%,才能成為同類太陽能電池的佼佼者。


總結(jié):相信這篇文章的整理有助于闡明什么是薄膜太陽能電池板,以及它們進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的優(yōu)缺點(diǎn)。隨著這些技術(shù)的成熟,它們一定會(huì)成為極具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。對(duì)于太陽能的利用,現(xiàn)在已經(jīng)有其他替代工藝及方法。比如,太陽能屋頂瓦片,既可以美化你的家,又可以節(jié)省能源開支。讓我們期待一下,太陽能電池接下來又會(huì)有怎樣的發(fā)展以及創(chuàng)新吧!


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