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科普贴:太阳能板电池有哪些相关材料

国际太阳能光伏网  来源:百威能源  日期:2019-06-11
  太阳能发电厂,通常被称为太阳能电池板,将太阳能直接转换为电能。在太阳能电池板中,太阳发射的光子将半导体材料的外部电子与原子键分开。当迫使电子沿相同方向移动时,可以产生电流以给电子设备供电或向电网输送电力。
 
  自1839年法国光伏发电理论以来,光伏发电一直是科学研究的主题之一。目前,随着美国——在日本和欧洲的主要研究团队加速各自太阳能系统的产业化,国际光伏产业市场不断扩大。
 
  尽管太阳能电池板发电系统的组件是不同的,但是所有组件都包括从光泽侧到后侧的若干层材料。太阳光首先穿过保护层(通常是玻璃),然后通过透明接触层进入电池内部。在组建的中心是吸附材料,其吸收光子以完成“光生电流”。其中的半导体材料取决于特定的PV系统要求。
 
  在吸附层材料下面是背金属层,其完成电路的传导。复合薄膜层位于背金属层下方,以提供防水且隔离的光伏模块。通常在PV模块的背面添加额外的保护层。保护层由玻璃——铝或塑料制成。
 
  半导体
 
  光伏系统中的半导体材料可以是硅——多晶膜或单晶膜。硅材料包括单晶硅——多晶硅和非晶硅。单晶硅具有规则的结构,其高于多晶硅的光电转换率。
 
  非晶硅中的硅原子是随机分布的,并且具有比单晶硅低的光电转换率。然而,它可以捕获更多的光子,同时向晶体硅添加锗或碳到非晶硅。合金化可以增强这种特性。
 
  铜铟硒(CIS)——碲化镉(CdTe)和薄膜硅是常用的多晶薄膜材料和具有高光电转换率的材料,如砷化镓(GaAs)。通常还包括单晶硅膜材料。这些材料由于其独特的性质而用于特定的光伏发电领域。这些特性包括:结晶度——带隙大小——吸收性能和易加工性。外部因素对半导体的影响晶体结构中原子的顺序决定了半导体材料的结晶度,并且太阳能电池板电池的电荷转移电流密度和能量转换效率受结晶度的影响。半导体材料的带隙是将电子从束缚态转变为自由态(即,允许电子传导)所需的少量能量。带隙尺寸通常用Eg表示,其描述了价带和导带之间的能量差。半导体材料的价带是低能级,并且导带是高能级。吸收系数用于表征特定波长的光子通过介质的距离,这决定了光子被介质吸收的能力。吸收系数由细胞材料和光子被吸收的波长决定。
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