什么薄膜太阳能发电技术?

   2022-11-17 11:58:08 网络980
核心提示:薄膜太阳能发电即是薄膜太阳能电池技术。薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨,金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,因此在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量(厚度可低于硅晶圆太

什么薄膜太阳能发电技术?

薄膜太阳能发电即是薄膜太阳能电池技术。

薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨,金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,因此在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量(厚度可低于硅晶圆太阳能电池90%以上),目前实验室转换效率最高已达20%以上,规模化量产稳定效率最高约13%。薄膜太阳电池除了平面之外,也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大,可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份,在薄膜太阳电池制造上,则可使用各式各样的沉积(deposition)技术,一层又一层地把p-型或n-型材料长上去,常见的薄膜太阳电池有非晶硅、CuInSe2(CIS)、CuInGaSe2(CIGS)、和CdTe..等。

模块结构

薄膜太阳能模块是由玻璃基板、金属层、透明导电层、电器功能盒、胶合材料、半导体层..等所构成的。

产品应用

半透明式的太阳能电池模块:建筑整合式太阳能应用(BIPV)

薄膜太阳能之应用:随身折迭式充电电源、军事、旅行

薄膜太阳能模块之应用:屋顶、建筑整合式、远程电力供应、国防

厚度比较

晶体硅(180~250μm)、单结非晶硅薄膜(600nm),叠层非晶硅薄膜(400nm~500nm)。

特色

1.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳)

2.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少

3.有较佳的功率温度系数

4.较佳的光传输

5.较高的累积发电量

6.只需少量的硅原料

7.没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建)

8.厚度较晶圆太阳能电池薄

9.材料供应无虑

10.可与建材整合性运用(BIPV)

太阳能电池板如何自己制作

多晶硅用的时间长, 比薄膜的贵, 薄膜的便宜用的时间段短, 所以还是建议使用多晶硅。

薄膜太阳能发电,是依靠具有轻、薄、柔特点的薄膜太阳能电池芯片,像英特尔芯片一样嵌入各类载体,提供清洁电力。比如将薄膜太阳能发电设备加载到手机、背包、帐篷、衣服、特种装备上,或者太阳能汽车,可以在太阳下边行驶边充电,摆脱对充电桩的依赖。

薄膜发电技术具有柔性可弯曲、质量轻、弱光性好、颜色可调、形状可塑等优势。公开资料显示,特定情况下,柔性砷化镓太阳能电池片产生的效能比全球量产的单晶硅技术提高8%,比多晶硅高出10%;相同面积下,其产生的效能可达普通柔性太阳能电池的2~3倍。

多晶硅太阳能电池兼具单晶硅电池的高转换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简化等优点的新一代电池,其转换效率一般为17-18%左右,稍低于单晶硅太阳电池,没有明显效率衰退问题,并且有可能在廉价衬底材料上制备,其成本远低于单晶硅电池,而效率高于非晶硅薄膜电池。

多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约17-18%左右。多晶硅片生产能耗低,生产过程无污染,与单晶硅太阳电池相比,多晶硅太阳电池更加经济。

从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。

单晶硅太阳能电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料,而制造这些材料工艺复杂,电耗很大,在太阳能电池生产总成本中己超二分之一。加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状,切片制作太阳能电池也是圆片,组成太阳能组件平面利用率低。

因此,80年代以来,欧美一些国家投入了多晶硅太阳能电池的研制。由于多晶硅内存在明显的晶粒界面,晶格错位等缺陷,其效率还比较低。还有载流子迁移率、寿命和扩散长度等,与单晶硅太阳电池相比,多晶硅太阳电池都低很多。

两者各有优势:薄膜太阳能生产成本低,但是转换效率低,最高才10%,不过有柔性的薄膜庭院电池,可以更广泛的应用各方面晶硅太阳能电池生产成本高,装换效率高,最高达23%,航天应用中达到36%,但是必须层压在高透光的钢化玻璃或密封在环氧树脂中等。

美国加利福尼亚大学开发出新型薄膜太阳能电池

太阳能电池板所需的材料如下:

1、钢化玻璃:其作用为保护发电主体(如电池片),透光其选用是有要求的,透光率必须高(一般91%以上),还要做超白钢化处理。

2、EVA:用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(电池片),透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命,暴露在空气中的EVA易老化发黄,从而影响组件的透光率,从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外,组件厂家的层压工艺影响也是非常大的,如EVA胶连度不达标,EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够,都会引起EVA提早老化,影响组件寿命。

3、电池片:主要作用就是发电,发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片,两者各有优劣。晶体硅太阳能电池片,设备成本相对较低,但消耗及电池片成本很高,但光电转换效率也高,在室外阳光下发电比较适宜。

薄膜太阳能电池片,相对设备成本较高,但消耗和电池成本很低,但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点,但弱光效应非常好,在普通灯光下也能发电,如计算器上的太阳能电池。

4、背板:作用,密封、绝缘、防水。一般都用TPT、TPE等材质必须耐老化,大多数组件厂家都质保25年,钢化玻璃,铝合金一般都没问题,关键就在与背板和硅胶是否能达到要求。

5、铝合金:保护层压件,起一定的密封、支撑作用。

6、接线盒:保护整个发电系统,起到电流中转站的作用,如果组件短路接线盒自动断开短路电池串,防止烧坏整个系统接线盒中最关键的是二极管的选用,根据组件内电池片的类型不同,对应的二极管也不相同。

7、硅胶:密封作用,用来密封组件与铝合金边框、组件与接线盒交界处有些公司使用双面胶条、泡棉来替代硅胶,国内普遍使用硅胶,工艺简单,方便,易操作,而且成本很低。

下面介绍两种太阳能电池板的制作方法。

太阳能电池板制作方法(一)

第一步:先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进行研磨接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进行涂膜,制作出二氧化钛膜把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结固化10~15分钟,冷却

第二步:利用天然染料为二氧化钛着色如图所示,把新鲜的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶,用一个大汤匙进行挤压出汁,然后把二氧化钛膜放进去进行着色,大约需要5分钟,直到膜层变成深紫色,如果膜层两面着色的不均匀,可以在放进去浸泡5分钟,然后用乙醇冲洗,轻轻擦干。

第三步:制作电池正负电极。由涂有导电的SnO2膜层构成,用6B铅笔在导电面上均匀地涂上一层石墨。

第四步:加入电解质利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质。如图所示,在二氧化钛膜表面上滴加一到两滴电解质即可。

第五步:组装电池把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上,在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质,然后把负电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上。把两片玻璃稍微错开,以便利用暴露在外面的部分作为电极的测试用。利用两个夹子把电池夹住,这样,你的太阳能电池就做成了。

第六步:电池的测试在室外太阳光下,可以获得开路电压0.4V,短路电流1mA/cm2的太阳能电池

太阳能电池板制作方法(二)

1、第一步,首先用铜带将电池片串联起来。一片电池片相当于一个小型的发电单元,能产生0.5V,5.2A的电流,用铜带将一定数量的电池片串联起来,就能获得更多的发电功率。

2、然后还需要把电池片密封起来,与空气隔绝,否则会逐渐衰减,直至发电功率为零。因此第二步就是用钢化玻璃、EVA、背板,经过加热、抽真空,就能将电池片密封在玻璃和背板之间了。

3、但是钢化玻璃的强度不够,容易被碰坏,尤其是边角那里。所以,第三步就是在四周套上铝边框,以起来保护作用。经过以上3步,太阳能板就生产出来了。

扩展资料

太阳能电池板的应用领域

1.用户太阳能电源:(1)小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;(2)3-5KW家庭屋顶并网发电系统;(3)光伏水泵:解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

2.交通领域:如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、宇翔路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

3.通讯/通信领域:太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

4.石油、海洋、气象领域:石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

5.灯具电源:如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

6.光伏电站:10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。

7.太阳能建筑:将太阳能发电与建筑材料相结合,使得未来的大型建筑实现电力自给,是未来一大发展方向。

8.其他领域包括:(1)与汽车配套:太阳能汽车/电动车、电池充电设备、汽车空调、换气扇、冷饮箱等;(2)太阳能制氢加燃料电池的再生发电系统;(3)海水淡化设备供电;(4)卫星、航天器、空间太阳能电站等。

参考资料百度百科-太阳能电池板

美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等机构的研究人员开发出一种新型薄膜太阳能电池,其双层设计大大提高了光电转换效率,性能创造了同类太阳能电池新纪录。这一成果发表在新一期美国《科学》杂志上。

这种双层串联结构的太阳能电池,上层喷涂了1微米厚的钙钛矿,有助于高效捕捉太阳能,底层是厚约2微米的铜铟镓硒薄膜(CIGS)电池。薄膜电池表面经过纳米级的加工,再加上聚合有机物空穴传输层。这种设计可以让电池产生更高的电压,从而增加输出功率。整个组件安装在厚约2毫米的玻璃基板上。

新型电池的光电转换效率高达22.4%,比2015年美国国际商用机器公司(IBM)研发的同类太阳能电池10.9%的光电转换效率提高了一倍多。这一新纪录已得到美国能源部下属可再生能源实验室确认。

研究负责人、加利福尼亚大学洛杉矶分校教授杨阳说,双层串联的设计,使电池可以通过上下两个层面捕捉太阳光谱不同波段光的能量,与传统的CIGS太阳能电池的单层设计相比,能吸收转换更多的太阳能。

杨阳表示,这项技术使CIGS太阳能电池的性能提高了近20%,也意味着能源成本降低了20%。研究团队的下一个目标是将电池的光电转换效率提高至30%。

钙钛矿材料是指一类陶瓷氧化物,因类似结构最早在天然钙钛矿中被发现而得名。钙钛矿太阳能电池被认为是光伏产业的未来热点,其喷涂技术成本低廉,易于操作,容易应用到现有的太阳能电池制造工艺中。钙钛矿的应用可大大提高发电效率,与汽车发动机上安装涡轮增压器的效果类似。

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