薄膜太阳能电池,CIGS薄膜太阳能光伏电池是什么原理
来源:整理 编辑:智能门户 2023-08-15 21:03:17
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1,CIGS薄膜太阳能光伏电池是什么原理
和晶硅一样的,类似PIN结构衬底/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ni-Al;其中光吸收层CIGS薄膜为p型半导体,其表面贫Cu呈n型与缓冲层CdS和i-ZnO共同成为n层
2,非晶硅薄膜太阳能电池
我们就是做非晶硅太阳能电池的, 我也来回答一下这个问题. 非晶硅太阳能电池的优势: 1. 非晶硅对可见光的吸收比晶体硅的要强,也就是说以阴雨天或者说月光较强的晚上,非晶硅电池也可以产生较少量的电流. 甚至有测得,同样功率的非晶硅和晶体硅太阳能电池, 按一年的发电量计算, 非晶硅要比晶体硅发的电多. 2. 非晶硅价格便宜, 因为非晶硅不受硅材料价格的限制, 在生产过程中, 用硅烷气体通过辉光放电法,在玻璃等衬底上沉积成一层薄膜. 因其材料较便宜, 可以大规模生产和推广. 3. 高温性能好:当太阳能电池工作温度高于标准测试温度25℃时,其最佳输出功率会有所下降;非晶硅太阳能电池受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小得多。 4. 能量回收周期短, 在生产过程中的每瓦用电能耗较小,1.5-2年即可返回. 由于上述这些优势,令薄膜硅电池在民用领域具有广阔的应用前景,如光伏建筑一体化、大规模低成本发电站、太阳能照明光源。 由于非晶硅薄膜电池的良好前景,包括Sharp、Q-Cells、无锡尚德等在内的诸多企业正大规模进入非晶硅薄膜太阳能电池领域,整个行业的统计数字不断翻新。
3,薄膜太阳能电池
非晶硅(a-Si)太阳电池是在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO),然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si,接着再蒸镀金属电极铝(Al).光从玻璃面入射,电池电流从透明导电膜和铝引出,其结构可表示为glass/TCO/pin/Al,还可以用不锈钢片、塑料等作衬底。 硅材料是目前太阳电池的主导材料,在成品太阳电池成本份额中,硅材料占了将近40%,而非晶硅太阳电池的厚度不到1μm,不足晶体硅太阳电池厚度的1/100,这就大大降低了制造成本,又由于非晶硅太阳电池的制造温度很低(~200℃)、易于实现大面积等优点,使其在薄膜太阳电池中占据首要地位,在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。特别是射频辉光放电法由于其低温过程(~200℃),易于实现大面积和大批量连续生产,现成为国际公认的成熟技术。在材料研究方面,先后研究了a-SiC窗口层、梯度界面层、μC-SiC p层等,明显改善了电池的短波光谱响应.这是由于a-Si太阳电池光生载流子的生成主要在i层,入射光到达i层之前部分被p层吸收,对发电是无效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更宽的光学带隙,因此减少了对光的吸收,使到达i层的光增加;加之梯度界面层的采用,改善了a-SiC/a-Si异质结界面光电子的输运特性.在增加长波响应方面,采用了绒面TCO膜、绒面多层背反射电极(ZnO/Ag/Al)和多带隙叠层结构,即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al结构.绒面TCO膜和多层背反射电极减少了光的反射和透射损失,并增加了光在i层的传播路程,从而增加了光在i层的吸收.多带隙结构中,i层的带隙宽度从光入射方向开始依次减小,以便分段吸收太阳光,达到拓宽光谱响应、提高转换效率之目的。在提高叠层电池效率方面还采用了渐变带隙设计、隧道结中的微晶化掺杂层等,以改善载流子收集。
4,薄膜太阳电池是由什么组成的
目前市场上大量产的单晶与多晶硅的太阳电池平均效率约在15%上下,也就是说,这样的太阳电池只能将入射太阳光能转换成15%可用电能,其余的85%都浪费成无用的热能。所以严格地说,现今太阳电池,也是某种型式的“浪费能源”。当然理论上,只要能有效的抑制太阳电池内载子和声子的能量交换,换言之,有效的抑制载子能带内或能带间的能量释放,就能有效的避免太阳电池内无用的热能的产生,大幅地提高太阳电池的效率,甚至达到超高效率的运作。而这样简易的理论构想,在实际的技术上,却可以用不同的方法来执行这样的原则。超高效率的太阳电池(第三代太阳电池)的技术发展,除了运用新颖的元件结构设计,来尝试突破其物理限制外,也有可能因为新材料的引进,而达成大幅增加转换效率的目的。薄膜太阳电池包括非晶硅太阳电池,CdTe和CIGS(copperindiumgalliumselenide)电池。虽然目前多数量产薄膜太阳电池转换效率仍无法与晶硅太阳电池抗衡,但是其低制造成本仍然使其在市场有一席之地,且未来市场占有率仍会持续成长。染料感光太阳电池是最近被开发出来的一种崭新的太阳电池。dssc也被称为gr01tzel cell,因为是在1991年由gr01tzel等人发表的构造和一般光伏特电池不同,其基板通常是玻璃,也可以是透明且可弯曲的聚合箔(polymer foil),玻璃上有一层透明导电的氧化物(transparent conducting oxide tco) 通常是使用fto(sno2:f) ,然后长有一层约10微米(08m;micron)厚的porous纳米尺寸的tio2 粒子 (约10~20 nm)形成一nano-porous薄膜。然后涂上一层染料附着于tio2的粒子上。通常染料是采用ruthenium polypyridyl complex。上层的电极除了也是使用玻璃和tco 外,也镀上一层铂当电解质反应的催化物 (platinum catalyst) ,二层电极间,则注入填满含有iodide/triiodide电解质(electrolyte)。虽然目前dsc电池的最高转换效率约在12%左右(理论最高29﹪),但是制造过程简单,所以一般认将大幅降低生产成本,也同时降低每度电的电费。 追问: 什么是太阳电池的光电转换效率? 回答: 光电转换率,是指在太阳能光伏系统中太阳能电池板把太阳光能转化为电能的效率。
5,薄膜太阳能电池有哪些发展优势为什么能成为国内光伏领域新的投资
当国内的多晶硅之战打得不可开交之时,薄膜太阳能电池的盛宴却已悄然开席。作为光伏发电领域里的两大主力“健将”,晶体硅电池和薄膜电池,似乎拉开了一场争霸赛。 薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池,其用硅量极少,更容易降低成本,同时它既是一种高效能源产品,又是一种新型建筑材料,更容易与建筑完美结合。在国际市场硅原材料持续紧张的背景下,薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点。 目前已经能进行产业化大规模生产的薄膜电池主要有3种:硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池(CIGS)、碲化镉薄膜太阳能电池(CdTe)。 薄膜太阳能电池虽然早已出现,但由于光电转换效率低、衰减率(光致衰退率)较高等问题,前些年未引起业界的足够关注,市场占有率很低。随着其技术的不断进步,光电转换效率得到迅速提高,现在比2年以前约提升了30%-40%,虽然仍然与晶体硅电池相比有很大差距,但其用料少、工艺简单、能耗低,成本有一定优势,越来越被业界所接受。因此近3年来薄膜太阳能电池产业得到较快发展。 2007年全球太阳能电池产量达到3,436MW,较2006年增长了56%,中国厂商2007年市占率由2006年的20%提升至35%,而日本厂商市占率则由2006年的39%下滑至26%,日本厂商市占率下滑除了受到上游硅料供应吃紧及日本本土市场光伏系统装置容量下降等因素影响之外,日系厂商开始布局下一世代薄膜太阳能电池领域发展也有相当大的关系。 2007年薄膜太阳能电池产量(包括a-Si、μc-Si、CdTe、CIGS等技术)增速持续超越整体产业,2007年薄膜太阳能电池产量达到400MW,较06年的181MW大幅增长了120%,2007年薄膜太阳能电池市占率由2006年的8.2%提升至2007年的12%,而2008年已达到15%-20%。在薄膜太阳能电池透过电池转换效率进一步提升以及大面积生产的成本优势,其市占率有进一步提升空间。 与此相应,继太阳能组件热、多晶硅热之后,薄膜电池又成为国内光伏领域新的投资热点。 与晶体硅电池相比,薄膜电池的成本下降潜力要大得多,这主要得益于薄膜电池的技术进步日新月异。薄膜太阳能预计未来的产能可能会达到整个太阳能行业的20%,而2007年只有7.6%,可见这当中的空间。薄膜太阳能就是要做得薄,要提高性能指标,有很多物理方法,比如说离子束方法沉积纳米晶硅薄膜这种工艺,如果国内企业能够在这些方法上面有所提升,将会非常有前景。 中国投资资讯网2009-2012年中国薄膜太阳能电池行业投资分析及前景预测报告
6,非晶硅太阳能薄膜电池用到哪些原料
导电玻璃上需要沉积ITO, ZnO/AlO3;
缓冲层用的是CdS;
吸收层自然是用非晶硅,也就是Si;
金属电极用的是Al或Ag
参考资料: www.enf.cn非晶硅(a-Si)太阳电池是在玻璃(glass)衬底上沉积透明导电膜(TCO),然后依次用等离子体反应沉积p型、i型、n型三层a-Si,接着再蒸镀金属电极铝(Al).光从玻璃面入射,电池电流从透明导电膜和铝引出,其结构可表示为glass/TCO/pin/Al,还可以用不锈钢片、塑料等作衬底。
硅材料是目前太阳电池的主导材料,在成品太阳电池成本份额中,硅材料占了将近40%,而非晶硅太阳电池的厚度不到1μm,不足晶体硅太阳电池厚度的1/100,这就大大降低了制造成本,又由于非晶硅太阳电池的制造温度很低(~200℃)、易于实现大面积等优点,使其在薄膜太阳电池中占据首要地位,在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。特别是射频辉光放电法由于其低温过程(~200℃),易于实现大面积和大批量连续生产,现成为国际公认的成熟技术。在材料研究方面,先后研究了a-SiC窗口层、梯度界面层、μC-SiC p层等,明显改善了电池的短波光谱响应.这是由于a-Si太阳电池光生载流子的生成主要在i层,入射光到达i层之前部分被p层吸收,对发电是无效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更宽的光学带隙,因此减少了对光的吸收,使到达i层的光增加;加之梯度界面层的采用,改善了a-SiC/a-Si异质结界面光电子的输运特性.在增加长波响应方面,采用了绒面TCO膜、绒面多层背反射电极(ZnO/Ag/Al)和多带隙叠层结构,即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al结构.绒面TCO膜和多层背反射电极减少了光的反射和透射损失,并增加了光在i层的传播路程,从而增加了光在i层的吸收.多带隙结构中,i层的带隙宽度从光入射方向开始依次减小,以便分段吸收太阳光,达到拓宽光谱响应、提高转换效率之目的。在提高叠层电池效率方面还采用了渐变带隙设计、隧道结中的微晶化掺杂层等,以改善载流子收集。
为了获得具有高效率、高稳定性的硅基薄膜太阳电池,近年来又出现了微晶、多晶硅薄膜电池。微晶硅薄膜是采用大氢稀释和微量掺硼技术制备的。多晶硅薄膜的制造技术主要有两种,一种是采用PECVD技术或热丝法直接生长;另一种则是通过对a-Si∶H材料进行后退火,实现低温固相晶化。
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