薄膜太陽(yáng)電池

　　4.1 概述

　　由于晶體硅太陽(yáng)電池具有轉(zhuǎn)換效率高性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，自從40多年前光伏開(kāi)始地面應(yīng)用以來(lái)，一直占有主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的晶體硅電池需用大量半導(dǎo)體物料,價(jià)格較貴,而且比較笨重，使其應(yīng)用范圍受到限制。而且，傳統(tǒng)晶體硅太陽(yáng)電池的技術(shù)發(fā)展已日臻成熟，其主要成本來(lái)自硅晶體材料，進(jìn)一步壓縮成本的空間十分有限。在2004年以前，晶體硅電池的原料主要是利用半導(dǎo)體行業(yè)中電子級(jí)硅的頭尾料、次品或廢料，后來(lái)由于太陽(yáng)電池行業(yè)的快速發(fā)展，太陽(yáng)電池所消耗的多晶硅原材料超過(guò)了半導(dǎo)體行業(yè)中多品硅原材料的用量。從2006年開(kāi)始出現(xiàn)了多晶硅原材料嚴(yán)重短缺，價(jià)格飛漲的局面，成了制約當(dāng)時(shí)晶體硅電池生產(chǎn)的瓶預(yù)。薄膜大陽(yáng)電池由于所用材料少.價(jià)格低廉受到了人們的青味特別是近年來(lái)光伏與建筑體化開(kāi)始大量推廣應(yīng)用，采用薄膜電池更有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

　　1. 薄膜太陽(yáng)電池的特點(diǎn)

　　與晶體硅電池相比，薄膜電池具有系列突出的優(yōu)點(diǎn)。

　　(1)生產(chǎn)成本低

　　由于反應(yīng)溫度低，可在200C左右的溫度下制造，因此可在玻璃、不銹鋼板、鋁箔、陶瓷板、聚合物等基片上淀積薄膜，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，降低成本。

　　(2)材料用量少

　　非晶硅光吸收系數(shù)大,硅膜的厚度可極薄。例如，使用單晶硅，要充分吸收太陽(yáng)光，需要的厚度為180 ~ 200um;而使用非晶硅，只要1μum就已足夠,并且不需像單晶那樣切片,材料的浪費(fèi)極少。

　　(3)制造工藝簡(jiǎn)單，可連續(xù)、大面積、自動(dòng)化批量生產(chǎn)

　　采用玻璃基板的非晶硅太陽(yáng)電池,其主要工序目前普遍采用的是等離子增強(qiáng)型化學(xué)氣相淀積(PECVD)法，生產(chǎn)方式具有自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。此種制作工藝可以連續(xù)在多個(gè)真空淀積室或多片在一個(gè)沉積室內(nèi)完成，從而實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。

　　(4)制造過(guò)程消耗電力少，能量?jī)斶€時(shí)間短

　　用PECVD法制備非晶硅，基板溫度僅200~250C，且放電電極所需的放電功率密度較低。與單晶硅在1412C以上反復(fù)多次熔解相比，所消耗的電力少得多。晶體硅太陽(yáng)電池的能量?jī)斶€時(shí)間為2-3年，而轉(zhuǎn)換效率為6%的非晶硅太陽(yáng)電池只要1-1.5年

　　(5)高溫性能好

　　當(dāng)太陽(yáng)能電池工作溫度高于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試溫度25C時(shí)，其輸出功率會(huì)有所下降。對(duì)于晶體硅電池，溫度每升高1C，輸出功率約下降0.5% ;而薄膜電池溫度系數(shù)較低，如非晶硅太陽(yáng)電池只下降0.25%，因而其輸出功率受溫度的影響比晶體硅太陽(yáng)電池要小得多。例如，座IMW

　　的單晶硅電池光伏電站,在太陽(yáng)電池的溫度達(dá)到65℃時(shí).輸出功率只有800kW，而如果來(lái)用相

　　同功率的CdTe電池，在同樣溫度下，其輸出功率還有900kW。

　　(6)弱光響應(yīng)好，充電效率高

　　由于非晶硅電池在整個(gè)可見(jiàn)光范圍內(nèi)的光譜響應(yīng)范圍寬，在實(shí)際使用中對(duì)低光強(qiáng)有較好的適應(yīng)性，而且能夠吸收散射光。與相同功率的晶體硅太陽(yáng)電池相比，非晶硅電池的發(fā)電量約

　　可增加10%。

　　(7)不存在內(nèi)部電路短路問(wèn)題

　　實(shí)用的集成型薄膜太陽(yáng)電池已經(jīng)在工藝中實(shí)現(xiàn)了電池互聯(lián)輸出電壓高，避免了晶體硅太陽(yáng)電池組件互聯(lián)封裝引起的可靠性等問(wèn)題。

　　(8)適合與建筑體化( BFV),可以根據(jù)需要制成不同的透光率代替玻璃幕城:地可有成以不銹鋼或聚合物為村底的柔性電池，適合于建筑物曲面屋頂?shù)忍幨褂?還可以做成折疊式電源，方便攜帶，供給小型儀器計(jì)算機(jī)及軍事通信GPS等領(lǐng)域的移動(dòng)設(shè)備使用。

　　薄膜太陽(yáng)電池的主要有以下缺點(diǎn)。

    (1)轉(zhuǎn)換效率偏低

　　特別是規(guī)?；a(chǎn)的非晶硅電池組件，轉(zhuǎn)換效率大約只有晶體硅電池組件的一半 。

　　(2)相同功率所需要太陽(yáng)電池的面積增加

　　與晶體硅相比，使用時(shí)要占用較大的面積，這在安裝空間有限的情況下,將會(huì)受到限制,相應(yīng)的BOS系統(tǒng)成本也要增加。

　　(3)穩(wěn)定性差

　　由于非晶硅的光致衰減特性，非晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率在強(qiáng)光照后含有輸出逐漸衰退的現(xiàn)象。這在一定程度上影響了這種低成本電池的應(yīng)用。

　　(4)固定資產(chǎn)投資大

　　由于制造工藝要用到先進(jìn)的專]加工設(shè)備,對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求比較高，需要較高的投資費(fèi)用。

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