什么是薄膜太陽(yáng)能電池
薄膜太陽(yáng)能電池是緩解能源危機(jī)的新型光伏器件。薄膜太陽(yáng)能電池可以使用在價(jià)格低廉的陶瓷、石墨、金屬片等不同材料當(dāng)基板來(lái)制造,形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)μm,目前轉(zhuǎn)換效率最高可以達(dá)13%。薄膜電池太陽(yáng)電池除了平面之外,也因?yàn)榫哂锌蓳闲钥梢灾谱鞒煞瞧矫鏄?gòu)造其應(yīng)用范圍大,可與建筑物結(jié)合或是變成建筑體的一部份,應(yīng)用非常廣泛。
歷史背景
隨著煤、石油、天然氣等能源日益枯竭和環(huán)境污染日益加劇,人們迫切需要尋找清潔可再生新能源。作為地球無(wú)限可再生的無(wú)污染能源———太陽(yáng)能的應(yīng)用日益引起人們的關(guān)注,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能電池的研制得到了迅速發(fā)展。目前以商品化的晶體硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率最高,但受材料純度和制備工藝限制,成本高,很難再提高轉(zhuǎn)化效率或降低成本。薄膜太陽(yáng)能電池只需幾μm的厚度就能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,是降低成本和提高光子循環(huán)的理想材料。
制造技術(shù)
薄膜太陽(yáng)電池可以使用在價(jià)格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨,金屬片等不同材料當(dāng)基板來(lái)制造,形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)μm,因此在同一受光面積之下可較硅晶圓太陽(yáng)能電池大幅減少原料的用量(厚度可低于硅晶圓太陽(yáng)能電池90%以上),目前實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率最高已達(dá)20%以上,規(guī)模化量產(chǎn)穩(wěn)定效率最高約13%。薄膜太陽(yáng)電池除了平面之外,也因?yàn)榫哂锌蓳闲钥梢灾谱鞒煞瞧矫鏄?gòu)造其應(yīng)用范圍大,可與建筑物結(jié)合或是變成建筑體的一部份,在薄膜太陽(yáng)電池制造上,則可使用各式各樣的沉積(deposition)技術(shù),一層又一層地把p-型或n-型材料長(zhǎng)上去,常見(jiàn)的薄膜太陽(yáng)電池有非晶硅、CuInSe2 (CIS)、CuInGaSe2 (CIGS)、和CdTe.。等。
模塊結(jié)構(gòu)
薄膜太陽(yáng)能模塊是由玻璃基板、金屬層、透明導(dǎo)電層、電器功能盒、膠合材料、半導(dǎo)體層。。等所構(gòu)成的。
產(chǎn)品應(yīng)用
半透明式的太陽(yáng)能電池模塊:建筑整合式太陽(yáng)能應(yīng)用(BIPV)
薄膜太陽(yáng)能之應(yīng)用:隨身折迭式充電電源、軍事、旅行
薄膜太陽(yáng)能模塊之應(yīng)用:屋頂、建筑整合式、遠(yuǎn)程電力供應(yīng)、國(guó)防
厚度比較
晶體硅(180~250μm)、單結(jié)非晶硅薄膜(600nm),疊層非晶硅薄膜(400nm~500nm)。
特色
1.相同遮蔽面積下功率損失較?。ㄈ豕馇闆r下的發(fā)電性佳)
2.照度相同下?lián)p失的功率較晶圓太陽(yáng)能電池少
3.有較佳的功率溫度系數(shù)
4.較佳的光傳輸
5.較高的累積發(fā)電量
6.只需少量的硅原料
7.沒(méi)有內(nèi)部電路短路問(wèn)題(聯(lián)機(jī)已經(jīng)在串聯(lián)電池制造時(shí)內(nèi)建)
8.厚度較晶圓太陽(yáng)能電池薄
9.材料供應(yīng)無(wú)慮
10.可與建材整合性運(yùn)用(BIPV)
原理概述
電池是一種能量轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)存的裝置。它通過(guò)反應(yīng)將化學(xué)能或物理能轉(zhuǎn)化為電能。電池即一種化學(xué)電源,它由兩種不同成分的電化學(xué)活性電極分別組成正負(fù)極,兩電極浸泡在能提供媒體傳導(dǎo)作用的電解質(zhì)中,當(dāng)連接在某一外部載體上時(shí),通過(guò)轉(zhuǎn)換其內(nèi)部的化學(xué)能來(lái)提供能。作為一種電的貯存裝置,當(dāng)兩種金屬(通常是性質(zhì)有差異的金屬)浸沒(méi)于電解液之中,它們可以導(dǎo)電,并在“極板”之間產(chǎn)生一定電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)大?。ɑ螂妷海┡c所使用的金屬有關(guān),不同種類(lèi)的電池其電動(dòng)勢(shì)也不同。
電池的性能參數(shù)主要有電動(dòng)勢(shì)、容量、比能量和電阻。
電動(dòng)勢(shì)等于單位正電荷由負(fù)極通過(guò)電池內(nèi)部移到正極時(shí),電池非靜電力(化學(xué)力)所做的功。電動(dòng)勢(shì)取決于電極材料的化學(xué)性質(zhì),與電池的大小無(wú)關(guān)。
電池所能輸出的總電荷量為電池的容量,通常用安培小時(shí)作單位。電池的能量?jī)?chǔ)存有限。電池的容量與電極物質(zhì)的數(shù)量有關(guān),即與電極的體積有關(guān)。
在電池反應(yīng)中,1千克反應(yīng)物質(zhì)所產(chǎn)生的電能稱為電池的理論比能量。電池的實(shí)際比能量要比理論比能量小。因?yàn)殡姵刂械姆磻?yīng)物并不全按電池反應(yīng)進(jìn)行,同時(shí)電池內(nèi)阻也要引起電動(dòng)勢(shì)降,因此常把比能量高的電池稱做高能電池。
電池的面積越大,其內(nèi)阻越小。
實(shí)用的化學(xué)電池可以分成兩個(gè)基本類(lèi)型:原電池與蓄電池。原電池制成后即可以產(chǎn)生電流,但在放電完畢即被廢棄。蓄電池又稱為二次電池,使用前須先進(jìn)行充電,充電后可放電使用,放電完畢后還可以充電再用。蓄電池充電時(shí),電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能;放電時(shí),化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。