太陽能電池板百科

1、太陽能電池板太陽能電池板（Solar pan el）是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電 能的裝置，大部分太陽能電池板的主要材料為“硅” ，但因制作成本很大，以至于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。 相對于普通電池和可循環(huán)充電電池來說，太陽能電池屬于更節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品。1：結(jié)構(gòu)組成1） 鋼化玻璃 其作用為保護發(fā)電主體（如電池片） ，透光其選用是有要求的，1.透光率必須高（一般 91%以上） ；2. 超白鋼化處理2）EVA 用來粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體（如電池片） ，透明 EVA 材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命，暴露在空氣中的 EVA 易老化發(fā)黃，從而影響

2、組件的透光率，從而影響組件的發(fā)電質(zhì)量除了EVA 本身的質(zhì)量外，組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的，如 EVA 膠連度不達標， EVA 與鋼化玻璃、背板粘接強度不夠，都會引起 EVA 提早老化， 影響組件壽命。3）電池片主要作用就是發(fā)電，發(fā)電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片，兩者各有優(yōu)劣。晶體硅太陽能電池片 ,設(shè)備成本相對較低，但消耗及電池片成本很高，但光電轉(zhuǎn)換效率也高，在室外陽光下發(fā)電比較適 宜；薄膜太陽能電池，相對設(shè)備成本較高，但消耗和電池成本很低，但光電轉(zhuǎn)化效率相對晶體硅電池片一半多點，但弱光效應(yīng)非常好，在普通燈光下也能發(fā)電，如計算器上的太陽能電池。4）EVA 作用如上

3、，主要粘結(jié)封裝發(fā)電主體和背板 太陽能電池板太陽能電池板5） 背板 作用，密封、絕緣、防水（一般都用TPT、 TPE 等材質(zhì)必須耐老化，大部分組件廠家都質(zhì)保25 年，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒問題，關(guān)鍵就在與背板和硅膠是否能達到要求。）6）鋁合金保護層壓件，起一定的密封、支撐作用7）接線盒 保護整個發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉(zhuǎn)站的作用，如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串，防止燒壞整 個系統(tǒng)。接線盒中最關(guān)鍵的是二極管的選用，根據(jù)組件內(nèi)電池片的類型不同，對應(yīng)的二極管也不相同8）硅膠 密封作用，用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處。有些公司使用雙面膠條、泡棉來替代硅 膠，國內(nèi)普遍使用硅膠，工藝簡單，

4、方便，易操作，而且成本很低。2：材料分類當前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場占有率在90%以上 ,而且在今后相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長期以來掌握在美、日、德等3 個國家 7 個公司的 10 家工廠手中， 形成技術(shù)封鎖、 市場壟斷的狀況。 多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。 按純度要求不同， 分為電子級和太陽能級。其中，用于電子級多晶硅占55%左右，太陽能級多晶硅占 45%，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，預(yù)計到 2008 年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級多晶硅。 1

5、994年全世界太陽能電池的總產(chǎn)量只有 69MW ，而 2004年就接近 1200MW ，在短短的 10年里就增長了 17 倍。專家預(yù)測太陽能光伏產(chǎn)業(yè)在二十一世紀前半期將超過核電成為最重要的基礎(chǔ)能源之一。晶體硅電池板：多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池。 非晶硅電池板：薄膜太陽能電池、有機太陽能電池?；瘜W(xué)染料電池板：染料敏化太陽能電池。柔性太陽能電池單晶硅 :單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達到 24%，這是所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本很大，以致于它還不能被普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封 裝，因此其堅固耐用，使用壽命一般可達 1

6、5 年，最高可達 25 年。多晶硅 :多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約 12%左右 （2004年7月 1日日本夏普上市效率為 14.8%的世界最高效率多晶硅太陽能電池）。從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā) 展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價格比來講，單晶硅太陽能電池還略好。非晶硅 :非晶硅太陽電池是 1976 年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不 同，工藝過程大大簡化，硅材料消

7、耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，國際先進水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時間的延長，其轉(zhuǎn)換效率衰減。多元化合物 :多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：a）硫化鎘太陽能電池 b）砷化鎵太陽能電池 c）銅銦硒太陽能電池（新型多元帶隙梯度- Cu（In, Ga）Se2 薄膜太陽能電池 ）:Cu（In, Ga）Se2 是一種性能優(yōu)良太陽光吸收材料，具有梯度能帶間隙 （導(dǎo)帶與價帶之間的能級差）多元的半導(dǎo)體材料，可以擴大太陽能吸收光譜范圍，進而提高光電轉(zhuǎn)

8、化效率。以它為基礎(chǔ)可以設(shè)計出光 電轉(zhuǎn)換效率比硅薄膜太陽能電池明顯提高的薄膜太陽能電池?？梢赃_到的光電轉(zhuǎn)化率為18%，而且，此類薄膜太陽能電池到目前為止，未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能衰退效應(yīng)（SWE），其光電轉(zhuǎn)化效率比商用的薄膜太陽能電池板提高約5075%，在薄膜太陽能電池中屬于世界的最高水平的光電轉(zhuǎn)化效率。柔性電池 :柔性薄膜太陽能電池是相對于常規(guī)太陽能電池來區(qū)分的。常規(guī)太陽能電池一般是兩層玻璃中間是 EVA 材料和電池片的結(jié)構(gòu)，這樣的組件重量較重，安裝的時候需要支架，不易 移動。柔性薄膜太陽能電池不需要采用玻璃背板和蓋板，重量比雙層玻璃的太陽能電池片組件輕80%，采用 pvc 背板和 ETFE 薄

9、膜蓋板的柔性電池片甚至可以任意彎曲，方便攜帶。安裝的時候也不需要特殊的支架，可以方便安裝在屋 頂，和帳篷頂上使用。缺點是光電的轉(zhuǎn)換效率要比常規(guī)的晶硅組件低。3：應(yīng)用領(lǐng)域1. 用戶太陽能電源： （1）小型電源 10-100W 不等，用于邊遠無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生 活用電，如照明、電視、收錄機等； （ 2） 3-5KW 家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)； （ 3）光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、 灌溉。2. 交通領(lǐng)域：如航標燈、交通 /鐵路信號燈、交通警示 /標志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路 /鐵路無線電 話亭、無人值守道班供電等。3. 通訊/通信領(lǐng)域：太陽能無人值守微波中繼站

10、、光纜維護站、廣播/通訊 /尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機、士兵 GPS 供電等。4. 石油、海洋、氣象領(lǐng)域：石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應(yīng)急電源、海 洋檢測設(shè)備、氣象 /水文觀測設(shè)備等。5. 燈具電源：如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。6. 光伏電站： 10KW-50MW 獨立光伏電站、風光（柴）互補電站、各種大型停車廠充電站等。7. 太陽能建筑：將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大型建筑實現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。8. 其他領(lǐng)域包括： （ 1 ）與汽車配套：太陽能汽車 /電動車、電池充電設(shè)備

11、、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；（ 3）海水淡化設(shè)備供電； （ 4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。4：發(fā)電原理太陽電池是一種對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅， 非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過程。P 型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得 N 型硅，形成 P-N 結(jié)。當光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了躍遷，成為自由電子在 P-N 結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定

12、 的輸出功率。這個過程的實質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。一、太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光熱電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光電直接轉(zhuǎn)換方式。（ 1） 光熱電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的 蒸氣，再驅(qū)動汽輪機發(fā)電。前一個過程是光熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱電轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣。太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴510倍。一座1000MW的太陽能熱電站需要投資2025億美元，平均1kW的投資為20002500美元。因此，適用小規(guī)模特殊的場合，而大規(guī)模利用 在經(jīng)濟上很不合算，還不能與普通的火

13、電站或核電站相競爭。（ 2） 光電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽 能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當太 陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以 成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活 性三大優(yōu)點 .太陽能電池壽命長， 只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比， 太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉

14、，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電 池組，這是其它電源無法比擬的功率計算 太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。 為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負載提供足夠的電源，就要根據(jù)用電器的功率，合理選擇各部件。下面以 100W 輸出功率， 每天使用 6 個小時為例，介紹一下計算方法：1.首先應(yīng)計算出每天消耗的瓦時數(shù) （包括逆變器的損耗 ）：若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為 90%，則當輸出功率為 100W 時，則實 際需要輸出功率應(yīng)為 100W/90%=111W ；若按每天使用 5 小時，則輸出功率為 111W*5 小時 =555Wh 。

15、2.計算太陽能電池板： 按每日有效日照時間為 6 小時計算， 再考慮到充電效率和充電過程中的損耗， 太陽能電池板的輸 出功率應(yīng)為 555Wh/6h/70%=130W 。其中 70%是充電過程中，太陽能電池板的實際使用功率。發(fā)電效率 單晶硅太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率最高的達到24%,這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的。但是單晶硅太陽能電池的制作成本很大，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。多晶硅太陽能電池從制作成本上來講，比單晶 硅太陽能電池要便宜一些，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，此外，多晶硅太陽能電池的使用壽 命也要比單晶硅太陽能電池短。因此，從性能價格比來講，單

16、晶硅太陽能電池還略好。研究者發(fā)現(xiàn)有一些化合物半導(dǎo)體材料適于作太陽能光電轉(zhuǎn)化薄膜。例如CdS,CdTe;川-V化合物半導(dǎo)體：GaAs,AIPInP等；用這些半導(dǎo)體制作的薄膜太陽能電池表現(xiàn)出很好光電轉(zhuǎn)化效率。具有梯度能帶間隙多元的半導(dǎo)體材料，可以擴大 太陽能吸收光譜范圍，進而提高光電轉(zhuǎn)化效率。使薄膜太陽能電池大量實際的應(yīng)用呈現(xiàn)廣闊的前景。在這些多元的半 導(dǎo)體材料中 Cu（In,Ga）Se2 是一種性能優(yōu)良太陽光吸收材料。以它為基礎(chǔ)可以設(shè)計出光電轉(zhuǎn)換效率比硅明顯地高的薄膜 太陽能電池 ,可以達到的光電轉(zhuǎn)化率為 18%.5：使用壽命太陽能電池板的使用壽命由電池片，鋼化玻璃，EVA，TPT 等的材質(zhì)決定

17、，一般會用好一點材料的廠家做出來的電池板使用壽命可以達到 25 年，但隨著環(huán)境的影響，太陽能電池板的材料會隨著時間的變化而老化。一般情況下用到20年功率會衰減 30%，用到 25 年功率會衰減 70%。6：制作流程切片，清洗，制備絨面，周邊刻蝕，去除背面PN+結(jié)，制作上下電極，制作減反射膜，燒結(jié)，測試分檔等10步。太陽能電池具體的制作工藝說明（1）切片：采用多線切割，將硅棒切割成正方形的硅片。（ 2） 清洗：用常規(guī)的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或堿）溶液將硅片表面切割損傷層除去30 50um。（ 3） 制備絨面：用堿溶液對硅片進行各向異性腐蝕在硅片表面制備絨面。（4）磷擴散：采用涂布源（或液態(tài)

18、源，或固態(tài)氮化磷片狀源）進行擴散，制成PN+結(jié)，結(jié)深一般為0.3 - 0.5um。（ 5） 周邊刻蝕：擴散時在硅片周邊表面形成的擴散層，會使電池上下電極短路，用掩蔽濕法腐蝕或等離子干法腐蝕 去除周邊擴散層。（6）去除背面PN+結(jié)。常用濕法腐蝕或磨片法除去背面PN+結(jié)。（ 7） 制作上下電極：用真空蒸鍍、化學(xué)鍍鎳或鋁漿印刷燒結(jié)等工藝。先制作下電極，然后制作上電極。鋁漿印刷是 大量采用的工藝方法。（ 8） 制作減反射膜： 為了減少入反射損失， 要在硅片表面上覆蓋一層減反射膜。 制作減反射膜的材料有 MgF2 ， SiO2 ， Al2O3 ， SiO ， Si3N4 ， TiO2 ， Ta2O5 等

19、。工藝方法可用真空鍍膜法、離子鍍膜法，濺射法、印刷法、 PECVD 法或 噴涂法等。（ 9） 燒結(jié)：將電池芯片燒結(jié)于鎳或銅的底板上。（ 10）測試分檔：按規(guī)定參數(shù)規(guī)范，測試分類。 生產(chǎn)電池片的工藝比較復(fù)雜，一般要經(jīng)過硅片檢測、表面制絨、擴散 制結(jié)、去磷硅玻璃、等離子刻蝕、鍍減反射膜、絲網(wǎng)印刷、快速燒結(jié)和檢測分裝等主要步驟。7：測試方法（ 1）由于太陽能組件的輸出功率取決于太陽輻照度和太陽能電池溫度等因素，因此太陽能電池組件的測量在標準條件下（STC）進行，標準條件定義為：大氣質(zhì)量 AM1.5 , 光照強度1000W/m2，溫度25C。（2）開路電壓：用 500W的鹵鎢燈，0250V的交流變壓器

20、，光強設(shè)定為 3.84.0萬LUX，燈與測試平臺的距離大約為 15-20CM ，直接測試值為開路電壓；（3）在該條件下，太陽能電池組件所輸出的最大功率稱為峰值功率，在很多情況下，組件的峰值功率通常用太陽能模 擬儀測定。影響太陽能電池組件輸出性能的主要因素有以下幾點：1）負載阻抗2）日照強度3）溫度4）陰影8：檢測與維護編輯1、檢查電池板有無破損，要做到及時發(fā)現(xiàn)，及時更換。 2、檢查電池板連接線及地線是否接觸良好，有無脫落現(xiàn)象。3、檢查匯流箱接線處是否有發(fā)熱現(xiàn)象。4、檢查電池板支架有無松動和斷裂現(xiàn)象。5、檢查清理電池板周圍遮擋電池板的雜草。6、檢查電池板表面有無遮蓋物。7、檢查電池板表面上的鳥糞，必要時進行清理。8、對電池板的清潔程度進行鑒定。9、大風天氣應(yīng)對電池板及支架進行重點檢查。10、大雪天應(yīng)對電池板進行及時清理，避免電池板表面積雪凍冰。11、大雨應(yīng)檢查所有的防水密封是否良好，有無漏水現(xiàn)象。12、檢查是否有動物進入電站對電池板進行破壞。13、冰雹天氣應(yīng)對電池板表面進行重點檢查。1