太陽能光伏技術(shù)是將太陽能轉(zhuǎn)化為電力的技術(shù),其核心是可釋放電子的半導(dǎo)體物質(zhì),最常用的半導(dǎo)體材料是硅。太陽能光伏電池有兩層半導(dǎo)體,一層為正極,一層為負(fù)極,當(dāng)陽光照射在半導(dǎo)體上時(shí),兩極交界處產(chǎn)生電流,陽光強(qiáng)度越大,電流就越強(qiáng)。太陽能光伏系統(tǒng)不僅在強(qiáng)烈陽光下能運(yùn)作,在陰天也能發(fā)電,由于反射陽光,少云的天氣甚至比晴天發(fā)電效果更好。
三種主要光伏電池技術(shù)比較
目前在用的光伏發(fā)電技術(shù)主要有三種:晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池和聚光太陽能電池,其中晶體硅電池應(yīng)用最廣泛,占80%以上;薄膜電池近年增長(zhǎng)迅速,占10%以上;聚光太陽能電池有少量應(yīng)用。在這3種光伏發(fā)電技術(shù)中,晶體硅電池的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率較高、占地面積小,缺點(diǎn)是硅耗大、成本高,比較適于城市地區(qū);薄膜
太陽電池的優(yōu)點(diǎn)是硅耗小、成本低,缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率低、投資大、衰減大、占地面積大,比較適于偏僻地區(qū)的并網(wǎng)電站和建筑光伏一體化;聚光電池的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換效率高,缺點(diǎn)是不能使用分散的陽光、必須用跟蹤器將系統(tǒng)調(diào)整到與太陽精確相對(duì),目前主要用于航天航空。預(yù)計(jì)未來光伏發(fā)電將呈現(xiàn)多種技術(shù)并存,共同努力降低成本的局面。
表一三種主要光伏發(fā)電技術(shù)比較
薄膜電池雖然目前效率不高,但采用多薄層、多p-n結(jié)的結(jié)構(gòu)形式的薄膜電池轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到40%-50%,因此未來高效率電池最終要走薄膜技術(shù)路線。而在各種薄膜電池中,唯有硅薄膜電池原材料儲(chǔ)量豐富,且無毒、無污染,更具持續(xù)發(fā)展前景。硅薄膜電池又可分為非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶體硅薄膜3種。
四種主要多晶硅技術(shù)比較
目前應(yīng)用最為廣泛的晶體硅太陽能電池,其主要原材料是多晶硅,關(guān)于多晶硅制取,目前采用的主要有4種工藝,分別是:改良西門子法、硅烷法、循環(huán)流化床法、物理法。這四種技術(shù)中,改良西門子法技術(shù)最成熟,已獲大規(guī)模應(yīng)用,目前全球多晶硅產(chǎn)量中有80%采取改良西門子法的生產(chǎn)路線,缺點(diǎn)是成本高、副產(chǎn)品回收利用技術(shù)復(fù)雜;硅烷法目前只有美國(guó)有一家企業(yè)生產(chǎn),優(yōu)點(diǎn)是品質(zhì)高,缺點(diǎn)是危險(xiǎn)性大、工藝要求高;流化床法能提高多晶硅生產(chǎn)中原材料的利用率,成本低,缺點(diǎn)是技術(shù)還不太成熟,目前只有美國(guó)1家企業(yè)用這種技術(shù);物理法的最大優(yōu)點(diǎn)是成本低,缺點(diǎn)是沒有解決工業(yè)化生產(chǎn)的問題、產(chǎn)品穩(wěn)定性不夠、純度不夠。