基于電池片材料的不同,光伏組件可大致分為晶硅和薄膜兩種類型,下文將為大家進行詳細介紹。
晶硅光伏組件是最早出現的光伏組件之一,目前在市場上占據主導地位。相較于薄膜光伏組件,晶硅光伏組件具有硅材料易得性、光電轉化效率較高、性能較為穩定等等優勢,制備技術也較為成熟,使晶硅光伏組件在實際生活中獲得廣泛應用。
晶硅光伏組件主要使用單晶硅或多晶硅作為電池片材料,兩者主要存在以下區別:
硅片的不同區域經過特殊處理,會形成P型硅和N型硅,其中P型硅是在高純硅料上擴散、滲入3價元素(例如硼)得到的硅料,內部空穴較多;N型硅是在高純硅料上擴散、滲入5價元素(例如磷)得到的硅料,內部自由電子較多。兩者的交界處會形成一個P-N結,這是晶硅太陽能電池的核心部分,是實現光電轉換的關鍵。
按照基底材料的不同,晶硅光伏組件也可分為P型光伏組件和N型光伏組件。前者是以P型硅片為基底,上表面為N型硅,形成N/P型結構的光伏組件,后者是以N型硅片為基底,上表面為P型硅,形成P/N型結構的光伏組件。
目前在光伏?業中,相較于N型硅片,P型硅?的使用率更高。P型硅?制作?藝簡單、成本較低,但光電轉化效率較低,N型硅?通常轉化效率更高,但是制作?藝更加復雜。
在硅片的前表面覆蓋一層具有良好導電性能的材料,如金剛石膜層或金屬導電膜層,常用的是鋁。
電池片的正、背表面分別有正極和負極,通常由金屬導體構成,用于收集和傳輸電流。
隨著技術的發展,我國晶硅光伏電池的轉換效率逐年提升,新型晶體硅光伏電池如P型-PERC、N型-TOPCon、N型-HJT(異質結)等相關技術也在不斷進行突破。
相較于晶硅光伏組件,薄膜光伏組件的光電效率相對較低,但其制造周期短、穩定性能高,且弱光性能較好,能夠在低光照條件下產生較高的電流。并且因薄膜光伏組件具有柔性、輕薄的特點,在實際應用中,不僅能降低運輸成本,也更容易與建筑表面結合,也更適合應用于移動能源領域,有其獨特的應用優勢。
通常是由氧化銦錫(ITO)或其他透明導電材料制成的,位于基底層之上,主要作用是收集和傳輸光伏電池產生的電流。
是薄膜光伏組件的核心部分,由多種半導體材料(如非晶硅、銅銦鎵硒等)構成。當太陽光照射到光伏活性層時,光子被吸收并激發出電子-空穴對,從而產生電流。
位于光伏活性層的另一側,通常由金屬或其他導電材料制成,主要作用是收集和傳輸從光伏活性層產生的電流。
可以是乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烴(POF)或其他耐候性材料。為了保護薄膜光伏電池免受環境因素的影響(如水分、氧氣等),通常會覆蓋在電池的四周和上下表面。
薄膜光伏電池主要使用硅基類(非晶硅、微晶硅、低溫多晶硅等)、化合物類(碲化鎘、銅銦鎵硒、III-IV組、鈣鈦礦等)、有機質類等薄膜材料作為電池片,通過卷接或噴涂等方法在柔性基底上制成。不同類型的材料分別存在不同的優勢和局限性。
主要包括硅烷、氫氣、甲烷等用于鍍膜的氣體,通過化學氣相沉積法進行制備,具有生產成本低、能量返回期短、弱光響應好、充電效率高等優點,然而也存在穩定性不高、光電轉換效率相對較低等問題。
由銅、銦、鎵、硒四種元素構成的黃銅礦結晶薄膜電池,可通過真空法(磁控濺射、熱蒸發等)和非真空法(電沉積、涂覆法等)進行制備。具有性能穩定、抗輻射能力強等優點,其光電轉換效率是薄膜電池之首,但存在生產成本高、制備工藝復雜、電池成品率低等問題,至今尚未實現規模化生產。
主要采用碲化鎘和其他輔助材料,碲化鎘具有良好的光吸收性能,可通過真空蒸發等方法制備。碲化鎘薄膜電池是商業化最成功的薄膜電池,具備光電轉換效率高、性能穩定、生產成本較低、高溫適應性好等特點,但生產過程中會造成環境污染。
當前,由于薄膜光伏組件的制備難度較高,關鍵技術未能得到突破,因此市場占比較小。但隨著技術的發展,一些新型薄膜光伏組件可達到世界領先水平,如鈣鈦礦薄膜電池的轉換效率已突破25%,且因其自身的性能和在光伏建筑一體化、移動能源等領域中的應用優勢,薄膜電池技術仍在未來有著廣闊的市場增長空間。
隨著我國光伏產業的發展,太陽能光伏的應用場景也在我們的生活中越來越常見。下一期大課堂,將為大家介紹光伏組件的應用。如果您還想了解其他玻璃知識,歡迎留言說明!