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形形色色的太陽(yáng)能電池,3類太陽(yáng)能電池介紹

來(lái)源: 21ic
2021-01-07
類別:基礎(chǔ)知識(shí)
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文章創(chuàng)建人 拍明

原標(biāo)題:形形色色的太陽(yáng)能電池,3類太陽(yáng)能電池介紹

太陽(yáng)能電池是一種利用太陽(yáng)光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片,也稱為“太陽(yáng)能芯片”或“光電池”。形形色色的太陽(yáng)能電池中,以下介紹三類主要的太陽(yáng)能電池:

一、硅太陽(yáng)能電池

硅太陽(yáng)能電池是目前應(yīng)用最廣泛的太陽(yáng)能電池之一,根據(jù)硅材料的形態(tài)不同,可分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種。

  1. 單晶硅太陽(yáng)能電池

    • 特點(diǎn):光電轉(zhuǎn)換效率高,技術(shù)成熟,堅(jiān)固耐用,使用壽命長(zhǎng)。

    • 光電轉(zhuǎn)換效率:一般在15%左右,最高可達(dá)24%以上。

    • 應(yīng)用:廣泛用于空間和地面,包括航天器、太陽(yáng)能電站、屋頂太陽(yáng)能系統(tǒng)等。

  2. 多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池

    • 特點(diǎn):制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)化,成本較低,光電轉(zhuǎn)換效率稍低于單晶硅太陽(yáng)能電池,但無(wú)明顯效率衰退問(wèn)題。

    • 光電轉(zhuǎn)換效率:一般在12%~18%左右。

    • 應(yīng)用:適用于大規(guī)模地面光伏電站建設(shè)等多種領(lǐng)域。

  3. 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池

    • 特點(diǎn):制作工藝大大簡(jiǎn)化,硅材料消耗少,成本低,重量輕,便于大規(guī)模生產(chǎn),且在弱光條件下也能發(fā)電。但光電轉(zhuǎn)換效率偏低,穩(wěn)定性不高,隨時(shí)間延長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率會(huì)衰減。

    • 光電轉(zhuǎn)換效率:國(guó)際先進(jìn)水平約為10%左右。

    • 應(yīng)用:適用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品、建筑一體化太陽(yáng)能系統(tǒng)等。

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二、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池

多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池是采用除硅以外的其他化合物半導(dǎo)體材料制成的太陽(yáng)能電池。這些材料包括砷化鎵(GaAs)、硫化鎘(CdS)、銅銦硒(CIS)等。

  1. 砷化鎵太陽(yáng)能電池

    • 特點(diǎn):轉(zhuǎn)換效率高,抗輻照能力強(qiáng),對(duì)熱不敏感。

    • 光電轉(zhuǎn)換效率:可達(dá)28%以上。

    • 應(yīng)用:適用于航天、軍事等高端領(lǐng)域。

  2. 硫化鎘和銅銦硒太陽(yáng)能電池

    • 特點(diǎn):轉(zhuǎn)換效率較高,成本較低,易于大規(guī)模生產(chǎn)。但硫化鎘有毒,會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染;銅銦硒中的銦和硒是稀有元素,限制了其發(fā)展。

    • 光電轉(zhuǎn)換效率:硫化鎘電池效率較高,銅銦硒電池效率與多晶硅相當(dāng)。

    • 應(yīng)用:適用于地面光伏電站、建筑一體化太陽(yáng)能系統(tǒng)等。

三、新型太陽(yáng)能電池

除了傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池和多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池外,還有一些新型太陽(yáng)能電池正在不斷研發(fā)和應(yīng)用中。這些新型太陽(yáng)能電池包括聚合物太陽(yáng)能電池、染料敏化太陽(yáng)能電池、納米晶太陽(yáng)能電池等。

  1. 聚合物太陽(yáng)能電池

    • 原理:利用不同氧化還原型聚合物的不同氧化還原電勢(shì),在導(dǎo)電材料(電極)表面進(jìn)行多層復(fù)合,制成類似無(wú)機(jī)P-N結(jié)的單向?qū)щ娧b置。

    • 特點(diǎn):柔性好,制作容易,材料來(lái)源廣泛,成本低。但使用壽命和電池效率相對(duì)較低。

    • 應(yīng)用:適用于柔性電子產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備等。

  2. 染料敏化太陽(yáng)能電池

    • 原理:利用染料分子吸收太陽(yáng)光能躍遷到激發(fā)態(tài),激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定,電子快速注入到緊鄰的半導(dǎo)體導(dǎo)帶中,產(chǎn)生光電流。

    • 特點(diǎn):成本低,工藝簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性好。但光電轉(zhuǎn)換效率有待提高。

    • 應(yīng)用:適用于小型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、建筑一體化太陽(yáng)能系統(tǒng)等。

  3. 納米晶太陽(yáng)能電池

    • 原理:采用窄禁帶半導(dǎo)體材料(如過(guò)渡金屬Ru、Os等的有機(jī)化合物敏化染料)修飾、組裝到大能隙半導(dǎo)體材料(如納米多晶TiO2)上形成的太陽(yáng)能電池。

    • 特點(diǎn):成本低廉,工藝簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定,光電效率穩(wěn)定在10%以上。

    • 應(yīng)用:適用于各種規(guī)模的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

綜上所述,形形色色的太陽(yáng)能電池各有其獨(dú)特的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),可根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求進(jìn)行選擇。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷發(fā)展,相信未來(lái)會(huì)有更多高效、低成本、環(huán)保的太陽(yáng)能電池涌現(xiàn)出來(lái)。


責(zé)任編輯:David

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標(biāo)簽: 太陽(yáng)能電池

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