太阳能电池详细资料
太阳能电池介绍
太阳能电池是经过光电效应或许光化学效应直接把光能转化成电能的设备。以光电效应作业的薄膜式太阳能电池为干流，而以光化学效应作业的湿式太阳能电池则还处于萌发阶段。太阳光照在半导体p-n结上，构成新的空穴-电子对，在p-n结电场的效果下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就构成电流。这便是光电效应太阳能电池的作业原理。太阳能电池按结晶状况可分为结晶系薄膜式和非结晶系薄膜式(以下表明为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。
太阳能光伏电池通常用晶体硅或薄膜资料制造，前者由切开、铸锭或许铸造的办法取得，后者是一层薄膜附着在贱价的衬背上。现在商场出产和运用的太阳能光伏电池大多数是用晶体硅资料制造的，2006年占93％左右；未来开展的要点可能是薄膜太阳电池，它因用材少、分量小、外表润滑、设备便利而更具开展潜力。
太阳能电池-太阳能电池的分类
太阳能电池依据所用资料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层润饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类。
1.硅太阳能电池
硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。
（1）单晶硅太阳能电池
单晶硅太阳能电池
现在单晶硅太阳能电池的光电转化功率为15%左右，最高的到达24％，这是现在一切品种的太阳能电池中光电转化功率最高的，，技能也最为老练但制造本钱很大，以致于它还不能被很多广泛和普遍地运用。因为单晶硅一般选用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因而其坚固耐用，运用寿数一般可达15年，最高可达25年。
单晶硅太阳能电池是当时开发得最快的一种太阳能电池，它的结构和出产工艺已定型，产品已广泛用于空间和地上。这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为质料。为了下降出产本钱，现在地上使用的太阳能电池等选用太阳能级的单晶硅棒，资料功能指标有所放宽。
（2）多晶硅太阳能电池
多晶硅太阳能电池板
多晶硅太阳电池的制造工艺与单晶硅太阳电池差不多，可是多晶硅太阳能电池的光电转化功率则要下降不少，其光电转化功率约12％左右(2004年7月1日日本夏普上市功率为14.8%的国际最高功率多晶硅太阳能电池)。从制造本钱上来讲，比单晶硅太阳能电池要廉价一些，资料制造简洁，节省电耗，总的出产本钱较低，因而得到很多开展。此外，多晶硅太阳能电池的运用寿数也要比单晶硅太阳能电池短。
多晶硅太阳能电池的出产需求耗费很多的高纯硅资料，而制造这些资料工艺杂乱，电耗很大，在太阳能电池出产总本钱中己超二分之一。加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状，切片制造太阳能电池也是圆片，组成太阳能组件平面使用率低。因而，80年代以来，欧美一些国家投入了多晶硅太阳能电池的研发。
（3）非晶体薄膜太阳能电池
非晶硅太阳能电池
非晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅和多晶硅太阳电池的制造办法彻底不同，工艺进程大大简化，硅资料耗费很少，电耗更低，本钱低分量轻，转化功率较高，便于大规模出产，它的首要长处是在弱光条件也能发电，有极大的潜力。但非晶硅太阳电池存在的首要问题是光电转化功率偏低，现在国际先进水平为10％左右，且不行安稳，跟着时刻的延伸，其转化功率衰减，直接影响了它的实践使用。如果能进一步处理安稳性问题及进步转化率问题，那么，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的首要开展产品之一。
2．多元化合物薄膜太阳能电池
多元化合物薄膜太阳能电池资料为无机盐，其首要包含砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。
硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的功率较非晶硅薄膜太阳能电池功率高，本钱较单晶硅电池低，而且也易于大规模出产，但因为镉有剧毒，会对环境构成严峻的污染，因而，并不是晶体硅太阳能电池最抱负的替代产品。
砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转化功率可达28%，GaAs化合物资料具有非常抱负的光学带隙以及较高的吸收功率,抗辐照能力强,对热不灵敏，合适于制造高效单结电池。可是GaAs资料的价格不菲,因而在很大程度上约束了用GaAs电池的遍及。
CIS
铜铟硒薄膜电池（简称CIS）合适光电转化，不存在光致阑珊问题，转化功率和多晶硅相同。具有价格低廉、功能杰出和工艺简略等长处，将成为往后开展太阳能电池的一个重要方向。仅有的问题是资料的来历，因为铟和硒都是比较稀有的元素，因而，这类电池的开展又必定遭到约束。
3．聚合物多层润饰电极型太阳能电池
在太阳能电池中以聚合物替代无机资料是刚刚开端的一个太阳能电池制爸的研讨方向。其原理是使用不同氧化复原型聚合物的不同氧化复原电势，在导电资料（电极）外表进行多层复合，制成相似无机P－N结的单向导电设备。其间一个电极的内层由复原电位较低的聚合物润饰，外层聚合物的复原电位较高，电子搬运方向只能由内层向外层搬运；另一个电极的润饰正好相反，而且第一个电极上两种聚合物的复原电位均高于后者的两种聚合物的复原电位。当两个润饰电极放入含有光敏化剂的电解波中时．光敏化剂吸光后发生的电子搬运到复原电位较低的电极上，复原电位较低电极上堆集的电子不能向外层聚合物搬运，只能经过外电路经过复原电位较高的电极回到电解液，因而外电路中有光电流发生。
因为有机资料柔性好，制造简略，资料来历广泛，本钱底等优势，从而对大规模使用太阳能，供给廉价电能具有重要含义。但以有机资料制备太阳能电池的研讨只是刚开端，不论是运用寿数，仍是电池功率都不能和无机资料特别是硅电池比较。能否开展成为具有有用含义的产品，还有待于进一步研讨探究。
4.纳米晶化学太阳能电池
纳米化学太阳能电池
在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是开展最老练的，但因为本钱居高不下，远不能满意大规模推广使用的要求。为此，人们一向不断在工艺、新资料、电池薄膜化等方面进行探究，而这傍边新近开展的纳米TIO2晶体化学能太阳能电池遭到国内外科学家的注重。 自瑞士Gratzel教授研发成功纳米TIO2化学大阳能电池以来，国内一些单位也正在进行这方面的研讨。纳米晶化学太阳能电池（简称NPC电池）是由一种在禁带半导体资料润饰、组装到另一种大能隙半导体资料上构成的，窄禁带半导体资料选用过渡金属Ru以及Os等的有机化合物敏化染料，大能隙半导体资料为纳米多晶TIO2并制成电极，此外NPC电池还选用恰当的氧化一复原电解质。纳米晶TIO2作业原理：染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不安稳，电子快速注入到紧邻的TiO2导带，染猜中失掉的电子则很快从电解质中得到补偿，进入TiO2导带中的电于终究进入导电膜,然后经过外回路发生光电流。
纳米晶TiO2太阳能电池的长处在于它廉价的本钱和简略的工艺及安稳的功能。其光电功率安稳在10％以上，制造本钱仅为硅太阳电池的1/5－1/10．寿数能到达2O年以上。但因为此类电池的研讨和开发刚刚起步，估量不久的将来会逐渐走上商场。
太阳能电池-我国太阳能电池工业现状
我国对太阳能电池的研讨开发作业高度注重,早在七五期间,非晶硅半导体的研讨作业现已列入国家严重课题;八五和九五期间,我国把研讨开发的要点放在大面积太阳能电池等方面。2003年10月，国家发改委、科技部拟定出未来5年太阳能资源开发方案，发改委”光亮工程”将筹资100亿元用于推动太阳能发电技能的使用，方案到2005年全国太阳能发电体系总装机容量到达300兆瓦。
2002年，国家有关部委发动了”西部省区无电乡通电方案”，经过太阳能和小型风力发电处理西部七省区无电乡的用电问题。这一项意图发动大大影响了太阳能发电工业，国内建起了几条太阳能电池的封装线，使太阳能电池的年出产值敏捷添加。我国现在已有10条太阳能电池出产线,年出产能力约为4.5MW,其间8条出产线是从国外引入的,在这8条出产线傍边,有6条单晶硅太阳能电池出产线,2条非晶硅太阳能电池出产线。据专家猜测,现在我国光伏商场需求量为每年5MW,2001～2010年,年需求量将达10MW,从2011年开端,我国光伏商场年需求量将大于20MW。
现在国内太阳能硅出产企业首要有洛阳单晶硅厂、河北宁晋单晶硅基地和四川峨眉半导体资料厂等厂商，其间河北宁晋单晶硅基地是国际最大的太阳能单晶硅出产基地，占国际太阳能单晶硅商场份额的25％左右。
在太阳能电池资料下流商场，现在国内出产太阳能电池的企业首要有保定英利新能源、无锡尚德、开封太阳能电池厂、云南半导体器材厂、秦皇岛华美光伏电子、浙江中意太阳能、宁波太阳能电源、京瓷（天津）太阳能等公司，总计年产能在120MW以上。
