电子元器材常识大全：太阳能电池的原理
什么是太阳能电池
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。
太阳能电池的原理
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。
一、太阳能发电办法太阳能发电有两种办法，一种是光—热—电转化办法，另一种是光—电直接转化办法。
（1）光—热—电转化办法经过运用太阳辐射发生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转化成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个进程是光—热转化进程；后一个进程是热—电转化进程，与一般的火力发电相同.太阳能热发电的缺陷是功率很低而本钱很高，估量它的出资至少要比一般火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需求出资20～25亿美元，均匀1kW的出资为2000～2500美元。因而，现在只能小规划地运用于特别的场合，而大规划运用在经济上很不合算，还不能与一般的火电站或核电站相竞赛。
（2）光—电直接转化办法该办法是运用光电效应，将太阳辐射能直接转化成电能，光—电转化的根本设备便是太阳能电池。太阳能电池是一种因为光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器材，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，发生电流。当许多个电池串联或并联起来就能够成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有出路的新式电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大长处.太阳能电池寿数长，只需太阳存在，太阳能电池就能够一次出资而长期运用；与火力发电、核能发电比较，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池能够大中小并重，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的
太阳能电池工业现状
现阶段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。
全球太阳能电池工业现状
据Dataquest的核算资料显现,现在全国际共有136个国家投入遍及运用太阳能电池的热潮中,其间有95个国家正在大规划地进行太阳能电池的研制开发,活跃出产各种相关的节能新产品。1998年,全国际出产的太阳能电池,其总的发电量达1000兆瓦,1999年达2850兆瓦。2000年,全球有将近4600家厂商向商场供给光电池和以光电池为电源的产品。
现在,许多国家正在拟定中长期太阳能开发方案,预备在21世纪大规划开发太阳能，美国动力部推出的是国家光伏方案,日本推出的是阳光方案。NREL光伏方案是美国国家光伏方案的一项重要的内容，该方案在单晶硅和高档器材、薄膜光伏技能、PVMaT、光伏组件以及体系功能和工程、光伏运用和商场开发等5个范畴展开研讨作业。
美国还推出了”太阳能路灯方案”,旨在让美国一部分城市的路灯都改为由太阳能供电,依据方案,每盏路灯每年可节电800度。
日本也正在施行太阳能”7万套工程方案”，日本预备遍及的太阳能住所发电体系,首要是装设在住所屋顶上的太阳能电池发电设备,家庭用剩下的电量还能够卖给电力公司。一个规范家庭可设备一部发电3000瓦的体系。欧洲则将研讨开发太阳能电池列入闻名的”尤里卡”高科技方案，推出了”10万套工程方案”。这些以遍及运用光电池为首要内容的”太阳能工程”方案是现在推动太阳能光电池工业大开展的重要动力之一。
日本、韩国以及欧洲区域一共8个国家最近决议携手协作,在亚洲内陆及非洲沙漠区域建造国际上规划最大的太阳能发电站,他们的方针是将占全球陆地面积约1/4的沙漠区域的长期日照资源有用地运用起来,为30万用户供给100万千瓦的电能。方案将从2001年开端，花4年时刻完结。
现在,美国和日本在国际光伏商场上占有最大的商场份额。美国具有国际上最大的光伏发电厂,其功率为7MW,日本也建成了发电功率达1MW的光伏发电厂。全国际一共有23万座光伏发电设备,以色列、澳大利亚、新西兰居于领先地位。
20世纪90年代以来,全球太阳能电池职业以每年15%的增幅继续不断地开展。据Dataquest发布的最新核算和猜测陈述显现,美国、日本和西欧工业发达国家在研讨开发太阳能方面的总出资,1998年达570亿美元;1999年646亿美元;2000年700亿美元;2001年将达820亿美元;2002年有望打破1000亿美元。
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重视,早在七五期间,非晶硅半导体的研讨作业现已列入国家严峻课题;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运用，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动力、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。
太阳能电池及太阳能发电远景简析
现在,太阳能电池的运用已从军事范畴、航天范畴进入工业、商业、农业、通讯、家用电器以及公用设施等部分，特别能够分散地在边远区域、高山、沙漠、海岛和乡村运用，以节约造价很贵的输电线路。
可是在现在阶段，它的本钱还很高，宣布1kW电需求出资上万美元，因而大规划运用依然遭到经济上的约束。
可是，从长远来看，跟着太阳能电池制造技能的改善以及新的光—电转化设备的创造，各国对环境的维护和对再生清洁动力的巨大需求，太阳能电池仍将是运用太阳辐射能比较切实可行的办法，可为人类未来大规划地运用太阳能拓荒宽广的远景。
太阳能电池的分类
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。
按资料可分为硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机膜形，而化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化锌(Zn3p2)等。
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，其间硅太阳能电池是现在开展最老练的，在运用中居主导地位。
（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。
单晶硅太阳能电池转化功率最高，技能也最为老练。在试验室里最高的转化功率为23%,规划出产时的功率为15%。在大规划运用和工业出产中仍占有主导地位，但因为单晶硅本钱价格高，大幅度下降其本钱很困难，为了节约硅资料，开展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。
多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,本钱低价，而功率高于非晶硅薄膜电池，其试验室最高转化功率为18%,工业规划出产的转化功率为10%。因而，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地商场上占有主导地位。
非晶硅薄膜太阳能电池本钱低重量轻，转化功率较高，便于大规划出产，有极大的潜力。但受制于其资料引发的光电功率阑珊效应，安稳性不高，直接影响了它的实践运用。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，并且也易于大规划出产，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。
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。具有价格低价、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
以有机聚合物替代无机资料是刚刚开端的一个太阳能电池制造的研讨方向。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，从而对大规划运用太阳能，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）纳米晶太阳能电池
纳米TIO2晶体化学能太阳能电池是新近开展的，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（组件）出产工艺
组件线又名封装线，封装是太阳能电池出产中的要害过程，没有杰出的封装工艺，多好的电池也出产不出好的组件板。电池的封装不只能够使电池的寿数得到确保，并且还增强了电池的抗击强度。产品的高质量和高寿数是赢得可客户满足的要害，所以组件板的封装质量非常重要。
流程：
1、电池检测——2、正面焊接—查验—3、反面串接—查验—4、敷设（玻璃清洗、资料切开、玻璃预处理、敷设）——5、层压——6、去毛边（去边、清洗）——7、装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦拭余胶）——8、焊接接线盒——9、高压测验——10、组件测验—外观查验—11、包装入库
组件高效和高寿数怎么确保：
1、高转化功率、高质量的电池片；
2、高质量的原资料，例如：高的交联度的EVA、高粘结强度的封装剂（中性硅酮树脂胶）、高透光率高强度的钢化玻璃等；
3、合理的封装工艺
4、职工谨慎的作业作风；
因为太阳电池归于高科技产品，出产进程中一些细节问题，一些不起眼问题如应该戴手套而不戴、应该均匀的涂刷试剂而马虎完事等都是影响产品质量的大敌，所以除了拟定合理的制造工艺外，职工的仔细和谨慎是非常重要的。
太阳电池拼装工艺简介：
工艺简介：在这里只简略的介绍一下工艺的效果，给咱们一个理性的知道.
1、电池测验：因为电池片制造条件的随机性，出产出来的电池功能不尽相同，所以为了有用的将功能共同或附近的电池组合在一同，所以应依据其功能参数进行分类；电池测验即经过测验电池的输出参数（电流和电压）的巨细对其进行分类。以进步电池的运用率，做出质量合格的电池组件。
2、正面焊接：是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，咱们运用的焊接机能够将焊带以多点的方式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（运用红外线的热效应）。焊带的长度约为电池边长的2倍。多出的焊带在反面焊接时与后边的电池片的反面电极相连
3、反面串接：反面焊接是将36片电池串接在一同构成一个组件串，咱们现在选用的工艺是手动的，电池的定位首要靠一个膜具板，上面有36个放置电池片的凹槽，槽的巨细和电池的巨细相对应，槽的方位现已规划好，不同规范的组件运用不同的模板，操作者运用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极（负极）焊接到“后边电池”的反面电极（正极）上，这样顺次将36片串接在一同并在组件串的正负极焊接出引线。
4、层压敷设：反面串接好且经过查验合格后，将组件串、玻璃和切开好的EVA、玻璃纤维、背板依照必定的层次敷设好，预备层压。玻璃事前涂一层试剂（primer）以添加玻璃和EVA的粘接强度。敷设时确保电池串与玻璃等资料的相对方位，调整好电池间的间隔，为层压打好根底。（敷设层次：由下向上：玻璃、EVA、电池、EVA、玻璃纤维、背板）。
5、组件层压：将敷设好的电池放入层压机内，经过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一同；最终冷却取出组件。层压工艺是组件出产的要害一步，层压温度层压时刻依据EVA的性质决议。咱们运用快速固化EVA时，层压循环时刻约为25分钟。固化温度为150℃。
6、修边：层压时EVA熔化后因为压力而向外延伸固化构成毛边，所以层压结束应将其切除
7、装框：相似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，添加组件的强度，进一步的密封电池组件，延伸电池的运用寿数。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂填充。各边框间用角键衔接。
8、焊接接线盒：在组件反面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的衔接。
9、高压测验：高压测验是指在组件边框和电极引线间施加必定的电压，测验组件的耐压性和绝缘强度，以确保组件在恶劣的自然条件（雷击等）下不被损坏。
10、组件测验：测验的意图是对电池的输出功率进行标定，测验其输出特性，确认组件的质量等级。
太阳能电池阵列规划过程１.核算负载24h耗费容量P。
P=H/V
V——负载额外电源
2.选定每天日照时数T(H)。
3.核算太阳能阵列作业电流。
IP=P(1+Q)/T
Q——按阴雨期充裕系数，Q=0.21～1.00
4.确认蓄电池浮充电压VF。
镉镍(ＧＮ)和铅酸(ＣＳ)蓄电池的单体浮充电压分别为1.4～1.6V和2.2V。
5.太阳能电池温度补偿电压VT。
VT=2.1/430(T-25)VF
6.核算太阳能电池阵列作业电压VP。
VP=VF+VD+VT
其间VD=0.5～0.7
约等于VF
7.太阳电池阵列输出功率ＷＰ?平板式太阳能电板。
WP=IP×UP
8.依据VP、WP在硅电池平板组合系列表格，确认规范规范的串联块数和并联组数。
