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薄膜太阳能电池的研究现状与发展趋势

2013-8-26 21:50| 发布者: 硅胶板| 查看: 15273| 评论: 2|原作者: 星星之火

摘要: 摘要:倡导绿色环保,清洁高效能源是当今时代的主题,越来越受到各国的广泛关注。本文概述了包括非晶硅、多晶硅、CIGS、有机在内的薄膜太阳能电池的发展状况。通过比较这几种薄膜太阳能电池各自的特点,指出有待解决 ...
  3.多晶硅薄膜太阳能电池

  poly-Si薄膜电池既具有晶体硅电池的高效、稳定、无毒、材料资源丰富,又具有薄膜电池的材料省、成本低的优点,它在长波段具有高光敏性,对可见光能有效吸收,且具有与晶体硅一样的光照稳定性,同时材料制备工艺相对简单,poly-Si薄膜电池技术有望使太阳电池组件的成本得到更大程度的降低,从而使得光伏发电的成本能够与常规能源相竞争。

  限制太阳能电池转换效率的因素很多,提高吸光率和减少载流子复合是提高转换效率最重要的2种方法。

  众所周知,吸光率越大,电池转换效率越高,短路电流密度.,筻也越大。si对可见光的光学吸收长度约为150um。由此可见,传统单晶与非晶硅太阳能电池的厚度为200um左右,有利于充分吸收太阳光能量。按照国际认定的标准,新一代薄膜太阳能电池的厚度应在50um以下。这意味着必须使较长波段的光在薄膜的上下表面间来回反射,以增加其光程,达到提高吸光率的目的。要使吸光率A(λ)在宽谱带范围内达到高值,可以采取以下2种方法。

       第一种方法是使薄膜电池上表面反射系数Rf接近于0。为此,通常采用由ZnS、MgF、TiO2和Si构成的单层或多层减反膜。第二种方法是使薄膜电池背面的反射系数Rb接近理想的100%,通常用在基片上蒸镀金属膜作为反射层的方法增加电池背面的反射系数。

  无论体晶硅还是薄膜硅太阳能电池,其内部的载流子复合都是不可避免的。在si薄膜太阳能电池中,大量的载流子复合发生在杂质中心、表面、界面和晶界处L2J在多晶硅薄膜和微晶硅薄膜中,晶界处会有晶界复合。为了减少这些复合。应尽可能减少薄膜中不需要的杂质,增大多晶硅和微晶硅薄膜中的晶粒尺寸等。
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引用 硅胶板 2013-8-26 21:32
在清洁能源与节能环保产业盛行的今天,太阳能光伏发电逐渐成为许多国家发展策略中的关键部分。在太阳能光伏发电这一技术发展的过程中,太阳能电池是其中最为关键的元件。在目前,太阳能光伏电池主要分晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池两条主线。晶硅太阳能电池发展比较成熟,我国大多数企业都是集中在这一领域进行生产,市场上销售的太阳能光伏电池也大多是晶硅电池。薄膜太阳能电池具有能耗低、无污染、柔性可弯曲等优势,但是制造的成本较高,电池效率也比较低,因此尚未被市场所普遍接受。然而随着欧盟和美国对于薄膜太阳能电池的研究,逐渐解决了成本高、价格贵、电池效率低等问题,其独特的优势使其具有广阔的发展空间。

薄膜太阳能电池发展潜力巨大

尚普咨询能源行业分析师认为,薄膜太阳能电池具有柔性、轻质、美观等特点,在未来其需求有超过晶硅电池的趋势。随着薄膜太阳能电池关键技术问题被逐渐攻破,薄膜电池在市场上会越来越受欢迎,太阳能电池的产品格局可能就此变化。

近年来,美国和欧盟都十分重视薄膜太阳能电池的研究和发展。在2012年,欧盟宣布将在2015年之前为薄膜太阳能电池项目“纳米级”提供1000万欧元科研经费的预算,将有13个欧洲研究小组共同参加硫族化合物太阳能电池技术的开发,课题任务是显著降低生产成本及通过纳米结构材料提升薄膜模块的转换效率。而据介绍。美国科学家已经解决了成本问题,用价格低廉的铜锌锡硫材料同乙二醇结合,制造出成本低廉且不含有毒化合物的铜锌锡硫薄膜太阳能电池。可见,薄膜太阳能电池已经逐渐具备了同晶硅电池竞争的能力。

业内人士分析称,薄膜太阳能电池在一些不适用晶硅电池的领域,发挥了极大的作用。比如,薄膜电池具有柔性的特点,可以运用在帐篷、甚至衣服上面。而其高效率的特点,有可以使得薄膜电池可以应用于飞机、飞艇、太阳能电池汽车等领域。因此,当薄膜太阳能电池逐渐解决了技术问题后,未来的发展潜力巨大。此外,有专家指出,之前欧盟同我国在光伏方面的贸易争端,实际上是为了打击晶硅电池,支持薄膜电池,因为目前我国大部分企业生产的是晶硅电池。

尚普咨询在《2013-2017年中国薄膜太阳能电池市场调查报告》中指出,薄膜太阳能电池发展壮大的趋势不可阻挡,我国企业应当根据市场需要积极调整生产,同时加大对于薄膜电池技术研究的投入力度,掌握核心技术,从而增强整个行业的竞争力。
引用 admin 2013-8-26 22:16
截止2012年底,全球光伏累计装机容量已达96.7GW(1GW=100万千瓦),仅用了5年就增长了10倍以上。其中,2012年全球新增光伏装机容量为30.3GW。

产量方面,传统的晶体硅光伏组件还是占据绝对多数,2012年产量为35.3GW,薄膜光伏组件的2012年产量为3.3GW。但是,薄膜光伏在建筑应用领域具有独特优势,随着各国对地面光伏电站补贴的的陆续减少和建筑应用市场份额的增大(2012年建筑应用市场的占比已达52%,超过地面光伏电站的装机容量),薄膜光伏的市场份额将逐年提升。

2012年,汉能光伏年产能达3GW,用于发电相当于每年新增发电量40亿度,能够满足一个1千万人口城市一年的居民用电。目前汉能已掌握非晶硅-锗、非晶硅-纳米硅、铜铟镓硒(CIGS)等7条领先全球的产品技术路线。

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