光伏电池的几种类型
7页1、光伏电池的几种类型光伏电池的几种类型随着科学技术进步、市场需求拉动 和世界各国产业政策的引导,近年光伏发电快速发展,在新 能源、可再生能源领域中一枝独秀,将成为最有发展前景的 主导能源和替代能源。光伏发电最基本的装置就是光伏电 池。它是利用光伏技术制作,直接将太阳能转换为电能的光 电元件。目前,世界上最常用的光伏电池主要有以下几种类 型:一、单晶硅光伏电池单晶硅光伏电池是开发较早、转换率最高和产量较大的一种 光伏电池。目前单晶硅光伏电池转换效率在我国已经平均达 到16.5%,而实验室记录的最高转换效率超过了 24.7%。这 种光伏电池一般以高纯的单晶硅硅棒为原料,纯度要求 99.9999%。为了降低生产成本,现在地面应用的光伏电池采 用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。有的也可 使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉 制成光伏电池专用的单晶硅棒。将单晶硅棒切成硅片,硅片 厚度一般在180-220um左右。硅片经过检测、清洗、制绒等 工序后,再在表层上掺杂和扩散微量元素硼、磷、锑等,形 成PN结,即具备了电池的基本特征。为了防止大量的光子 被光滑的硅片表面反射掉,需
2、要采用Pevcd法等在硅片表面 上镀一层氮化硅减反射膜,同时还起到保护作用。然后经过 去磷硅玻璃和等离子刻蚀后,采用丝网印刷法,将配制好的 银浆印在硅片上做成栅线,同时制成背电极,再经过经过烧 结工艺,就制成了单晶硅光伏电池片。二、多晶硅光伏电池多晶硅光伏电池是以多晶硅材料为基体的光伏电池。由于多 晶硅材料多以浇铸代替了单晶硅的拉制过程,因而生产时间 缩短,制造成本大幅度降低。再加之单晶硅硅棒呈圆柱状, 用此制作的光伏电池也是圆片,因而组成光伏组件后平面利 用率较低。与单晶硅光伏电池相比,多晶硅光伏电池就显得 具有一定竞争优势。但是,在多晶硅材料的生长过程中,由 于热应力的作用,会在晶粒中产生大量的位错。再加上金属 杂质和氧碳等杂质在位错上的聚集,会造成复合中心,使电 学性能不均匀,因此大大降低少数载流子的寿命,影响光伏 电池片的转换效率。多晶硅光伏电池的制造工艺和单晶硅光 伏电池相差不大,所用的设备也基本相同,只是在制造多晶 硅光伏电池时要尽量降低其晶界对光生载流子的复合损失。 近年来多晶硅电池片研究和发展日新月异,经过采取磷和铝 吸杂、氢气钝化和建立界面场等工艺措施,从而大大提高了
3、 光伏电池的转换效率。目前,工业化生产的多晶硅电池转换 效率达到了 12%-15%。三、非晶硅光伏电池非晶硅光伏电池是用非晶态硅为原料制成的一种新型薄膜 电池。非晶态硅是一种不定形晶体结构的半导体。用它制作 的光伏电池只有1微米厚度,相当于单晶硅光伏电池的 1/300。它的工艺制造过程与单晶硅和多晶硅相比大大简化, 硅材料消耗少,单位电耗也降低了很多。再加上它有弱光发 电的优势,因而被广泛应用于电子计算器、电子钟表及复印 机等方面。生产非晶硅电池一般采用Pecvd法,主要设备有 玻璃清洗、气相沉积、激光刻线和磁控溅射等。为了解决非 晶硅光伏电池在性能上的不足,人们开始研究一种叠层光伏 电池。叠层光伏电池是在已制备的PIN层单结光伏电池上再 沉积一个或多个PIN子电池。把不同禁带宽度的材料组合 在一起,从而提高光谱的响应范围,减少衰减和提高转换率。 目前美国公司制得的单结光伏电池最高转换效率为9.3%,三 叠层电池最高转换效率为13%。由于非晶硅光伏电池具有工 艺简单、耗硅材料少和成本低、重量轻、弱光发电、适应性 强等特点,将成为最有发展前景的光伏发电材料。四、铜锢锡光伏电池铜锢硒光伏电
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