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太阳能电池的种类
    太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。目前地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池,可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面,单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率略低,但价格更便宜。( 太阳能网 www.taiyangneng.com

    按照应用需求,太阳能电池经过一定的组合,达到一定的额定输出功率和输出的电压的一组光伏电池,叫光伏组件。根据光伏电站大小和规模,由光伏组件可组成各种大小不同的阵列。

    单晶硅太阳电池是最早问世的太阳电池。硅是地球上极丰富的一种元素,几乎遍地都有硅的存在,可说是取之不尽。用硅来制造太阳电池,原料可谓不缺。但是提炼它却不容易,所以人们在生产单晶硅太阳电池的同时,又研究了多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池,至今商业规模生产的太阳电池,还没有跳出硅的系列。其实可供制造太阳电池的半导体材料很多,随着材料工业的发展、太阳电池的品种将越来越多。目前已进行研究和试制的太阳电池,除硅系列外,还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等许多类型,举不胜举,这里仅选几种较常见的太阳电池作介绍。

    1、单晶硅太阳电池
    单晶硅太阳电池是当前开发最快的一种太阳电池,它的结构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求99.999%。为了降低生产成本,现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。
    单晶硅太阳电池的单体片制成后,经过抽查检验,即可按所需要的规格组装成太阳电池组件(太阳电池板),用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。

    2、多晶硅太阳电池
    目前太阳电池使用的多晶硅材料,多半是含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇铸而成,然后注入石墨铸模中,待慢慢凝固冷却后,即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体,以便切片加工成方形太阳电池片,可提高材料利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,其光电转换效率约12%左右,稍低于单晶硅太阳电池,但其材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。

    3、非晶硅太阳电池
    非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池,它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同,硅材料消耗很少,电耗更低,非常吸引人。
非晶硅太阳电池的结构各有不同,其中有一种较好的结构叫PiN电池,它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅,再沉积一层未掺杂的i层,然后再沉积一层掺硼的P型非晶硅,最后用电子束蒸发一层减反射膜,并蒸镀银电极。此种制作工艺,可以采用一连串沉积室,在生产中构成连续程序,以实现大批量生产。同时,非晶硅太阳电池很薄,可以制成叠层式,或采用集成电路的方法制造,在一个平面上,用适当的掩模工艺,一次制作多个串联电池,以获得较高的电压。现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达2.4伏。非晶硅太阳电池存在的问题是光电转换率偏低,且不够稳定,所以尚未大量用作大型太阳能电源,多半用于如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。

    4、多元化合物太阳电池
    多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多,虽然大多数尚未工业化生产,但预示着光电转换的满园春色。主要有硫化镉太阳电池、砷化镓太阳电池、铜铟硒太阳电池几种。

    5、 聚光太阳电池
   
聚光太阳电池是降低太阳电池利用总成本的一种措施。它通过聚光器而使较大面积的阳光聚在一个较小的范围内,形成“焦斑”或“焦带”,并将太阳电池置于“焦斑”或“焦带”上,以增加光强,克服太阳辐射能流密度低的缺陷,从而获得更多的电能输出。通常聚光器的倍率大于几十,其结构可采用反射式或透镜式。聚光器的跟踪一般用光电自动跟踪。散热方式可以是气冷或水冷,有的与热水器结合,既获得电能,又得到热水。

    用于聚光太阳电池的单体,与普通太阳电池略有不同,因需耐高倍率的太阳辐射,特别是在较高温度下的光电转换性能要得到保证,故在半导体材料选择、电池结构和栅线设计等方面都要进行一些特殊考虑。最理想的材料是砷化镓,其次是单晶硅材料。在电池结构方面,普通太阳电池多用平面结构,而聚光太阳电池常采用垂直结构,以减少串联电阻的影响。同时,聚光电池的栅线也较密,典型的聚光电池的栅线约占电池面积的10%,以适应大电流密度的需要。( 太阳能网 www.taiyangneng.com
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