搜索
太阳能电池倪华良2020/1/24太阳能电池原理•太阳能电池是一个二极管•绝大部分太阳能电池是硅电池–晶体硅具有很好的半导体性能–硅的资源丰富，价格便宜半导体工业对硅的要求•高纯硅–99.999%--5N或更高–半导体工业以“线宽”作为标志–当代的主流工艺—35nm半导体工业对硅的要求•高纯硅–硅的原子间距5埃–35nm=70原子间距–杂质和晶体缺陷带来器件质量不稳定–半导体工业一直采用单晶硅单晶硅硅片太阳能电池用硅•太阳能电池的对硅的纯度和缺陷要求不是很高–在太阳能电池产业大发展之前，一直硅片工业的边角料作为原料•太阳能电池产业兴起后，形成了专门的太阳能电池用硅生产线晶体硅太阳能电池单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池•单晶硅的拉单晶过程能量损耗大，成本高，选用多晶硅电池多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池单晶硅与多晶硅•单晶硅的效率为15%，多晶硅为13%•太阳光到达地球表面的直射能量为1kW/m2•每个平方米的最大输出为150W。–转化效率在很宽的光强范围内变化不大，这意味着采用聚光装置，可以减少太阳能电池用量–聚光装置也需要成本，而且需要太阳跟踪机构，不划算。太阳能电池的价格•组件价格接近10元/W•一个标准组件是195W，2000元左右。•计算太阳能电池的成本回收时间太阳能电池的能量回收时间•太阳能电池本身的能量回收期并不长–只有五年左右•线路、逆变器，电能存储的成本很大。–实际的能量回收时间存在很大争议–太阳能电池的使用年限尚未证明•我校在太阳能电池产业的研究–自动化学院刘士荣教授，并网光伏试验线–材环学院季振国院长从事太阳能电池材料方面的研究太阳能电池的产业链金属硅治炼硅片切割单晶硅电池片硅提纯电池组件组装电阳能电池系统集成拉单晶消费市场非晶硅电池片铸锭硅烷多晶硅电池片石英砂金属硅•在高温下，用焦炭还原SiO2硅提纯•西门子法–硅三氯硅烷重新结晶成硅–固态气态固态西门子法西门子法单晶硅多晶硅铸锭切割铸锭切割电池片制作•清洗制绒–清洗，朝阳一面做成毛面以增加吸收面积•扩散–在电池片的一面涂上磷•去磷硅玻璃•制减反射膜•丝网印刷正负极组件制作•面板：高透光玻璃•背板：高分子材料太阳能电站•光伏储能与并网光伏•网取得了一定的进展，国家发改委发布的发改价格[2011]1594号文件规定上网价为1.15元/度和1元/度。•在太阳并网价格上报发改委过程中，有的企业报价很价，为0.69元/度。•我国的太阳能电站多建于西藏，新疆，内蒙，甘肃等光影良好的地区。•至2010年6月，并网总装机容量13.3万千瓦，已建成未并网0.16万千瓦，在建21.03万千瓦。•2010年1到6月份发电总量0.5176亿千瓦时，与之相比，风电高达222.54亿千瓦时。非晶硅太阳能电池•从气体SiH4中直径沉积在玻璃衬底上，制备厚度只有几个微米的太阳能电池。•成功应用于电子计算器•极大的减少高纯Si的用量•降低制作成本。•效率仅为7%。•在使用过程中效率衰退。多层膜太阳能电池•Si的电禁带宽度是0.78eV。太阳光的高能射线的能量没有被充分利用。•为了充分利用高能射线，将禁带宽度从大到小排列，可以充分利用太阳光的能量。•经典的多层膜电池是CuInGaSn。通过不同的合金比例来调节禁带宽度。效率可达40%以上。•铟、镓都是稀贵元素，而且污染严重。染料敏化太阳能电池•二氧化钛(TiO2)与有机染料混合后，具有光伏特性。•制备简单，成本低。•效率低，染料容易老化，性能衰退。