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薄膜太陽能電池與傳統太陽能電板的不同_薄膜太陽能電池詳細說明

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薄膜太陽能電池與傳統太陽能電板的不同_薄膜太陽能電池詳細說明

發布日期:2021-04-23 作者:admin 點擊:

 前言

  近幾年來,太陽能電池越來越受到科研人員的重視,發展迅速,前景光明。除了傳統的晶體硅用于太陽能電池的制備中,現在薄膜太陽能電池板也發展得如火如荼,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!

  隨著基礎科學的發展,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用領域,能夠和你家的結構設計無縫連接!

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  傳統太陽能電池板和薄膜電池板的不同

  二者之間Z明顯的區別在于厚度,導致了傳統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。

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

  與此不同的是,薄膜技術可以“混搭”多種元素,比傳統太陽能板薄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,不同類型的材料對光能可以充分利用,提高效率。

  薄膜太陽能電池的類型

  現在,薄膜太陽能電池要達到兩個目標:一是要具有足夠的柔韌性,能夠在大型建筑材料表面附著,二是要實現和傳統太陽能電池一樣的效率,甚至更高。不同的制備技術所得的薄膜太陽能板和傳統的太陽能板相比,具有不同的優缺點。通常對薄膜太陽能板的命名來自于半導體材料的類型。

  1.不定形硅(a-Si)

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  圖1.a-Si光伏電池結構

  不定形硅是Z早的也是Z成熟的用于制作薄膜太陽能電池。這可能是因為晶體硅早已用在傳統太陽能電池上,人們對硅電子的性質的了解比較透徹。

  優點: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構成為可能,也有效地降低了成本。由于其原料充足、無毒、物美價廉的特點,無定形硅迅速成為第一薄膜法,進軍主流。

  缺點:由于其轉換效率較低,所以大多數只出現在小規模、柔性較好的電子產品中。

  2.碲化鎘(CdTe)

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  圖2.CdTe光伏電池結構

  基于CdTe的太陽能電池是第二受歡迎的光伏技術,轉換效率穩定在5%左右,制造過程簡單、迅速。可以和硅基材料相媲美,轉換效率的提高,也促進了它的應用。

  優點:CdTe比硅基太陽能電池便宜,更值得注意的是,它具有Z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的c-Si面板。但是,差距在不斷縮小,2015年,一家叫做First Solar的公司做的CdTe太陽能面板效率能夠達到平均商業效率——16.1%。

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

  3.銅銦鎵硒(CIGS)

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  圖3.CIGS光伏電池結構

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

  優點:CIGS的優點在于它是一種環境友好型材料,有利于生產商追求長遠利益,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備中應用潛力很大。

  缺點:CIGS技術尚未超過傳統的硅基太陽能板,但它近年來,轉化效率也有明顯提升。雖然基于實驗室合成的效率超過20%,但在實際應用中效率還達不到實驗值的一半。

  4.新的銅鋅錫硫方法(CZTS)

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  圖4.CZTS光伏電池結構

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

  優點:CZTS是由地球上儲量豐富的銅、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:CZTS現在仍處在發展的早期階段,為了達到商業化,提出了較高的效率要求,現在所能達到的轉化效率在7.6%左右。只有效率至少達到20%,才能成為同類太陽能電池的佼佼者。

  總結: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,以及它們進行光電轉換的優缺點。隨著這些技術的成熟,它們一定會成為極具競爭力的產品。對于太陽能的利用,現在已經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,又可以節省能源開支。讓我們期待一下,太陽能電池接下來又會有怎樣的發展以及創新吧!


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