非晶硅太陽能電池板特性

【專家解說】：1、更低的成本 目前，主流的光伏組件產(chǎn)品仍以硅為主要原材料，僅以硅原材料的的消耗計(jì)算，生產(chǎn)1兆瓦晶體硅太陽電池，需要10-12噸高純硅，但是如果消耗同樣的硅材料用以生產(chǎn)薄膜非晶硅太陽電池可以產(chǎn)出超過200兆瓦。 從能源消耗的角度看，非晶硅太陽電池僅1-1.5年的能源回收期，更體現(xiàn)了其在制造過程中對(duì)節(jié)約能源的貢獻(xiàn)。 組件成本在光伏系統(tǒng)中的占有很高的比例，組件價(jià)格直接影響系統(tǒng)造價(jià)，進(jìn)而影響到光伏發(fā)電的成本。按目前的組件售價(jià)計(jì)算，同樣的資金，購買非晶硅產(chǎn)品，您可以多獲得接近30%的組件功率。 2、更多的電力 對(duì)于同樣功率的太陽電池陣列，非晶硅太陽電池比單晶硅、多晶硅電池發(fā)電要多約10%。這已經(jīng)被美國的Uni-Solar System LLC、Energy Photovoltaic Corp.、日本的Kaneka Corp.、荷蘭能源研究所以及其他的光伏界組織和專家證實(shí)了。 在陽光充足的月份，也就是說在較高的環(huán)境溫度下，非晶硅太陽電池組件能表現(xiàn)出更優(yōu)異的發(fā)電性能。 3、更好的弱光響應(yīng) 由于非晶硅材料原子排列無序的特點(diǎn)，它的電子躍遷不再遵守傳統(tǒng)的“選擇定則”限制，因此，它的光吸收特性與單晶硅材料存在著較大的差別。非晶硅和單晶硅材料的吸收曲線如圖所示 • 非晶硅的吸收曲線具有明顯的三段（A、B、C）特征。A區(qū)對(duì)應(yīng)電子在定域態(tài)間的躍遷，如費(fèi)米能及附近的隙態(tài)向帶尾態(tài)的躍遷，該區(qū)的吸收系數(shù)較小，約1-10cm-1，為非本正吸收；B區(qū)的吸收系數(shù)隨光子能量的增加指數(shù)上升，它對(duì)應(yīng)于電子從價(jià)帶邊擴(kuò)展態(tài)到導(dǎo)帶定域態(tài)的躍遷，以及電子從價(jià)帶尾定域態(tài)向?qū)н厰U(kuò)展態(tài)的躍遷，該區(qū)的能量范圍通常只有半個(gè)電子伏特左右，但吸收系數(shù)通常跨越兩三個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到104cm-1；C區(qū)對(duì)應(yīng)于電子從價(jià)帶內(nèi)部到導(dǎo)帶內(nèi)部的躍遷，該區(qū)的吸收系數(shù)較大，通常在104cm-1以上。后兩個(gè)吸收區(qū)是非晶硅材料的本征吸收區(qū)。 • 從圖中可以看到，兩條曲線的交點(diǎn)約在1.8ev左右。值得注意的是，在整個(gè)可見光范圍內(nèi)（1.7-3.0ev），非晶硅材料的吸收系數(shù)幾乎都比單晶硅大一個(gè)數(shù)量級(jí)。也就是說，在陽光不太強(qiáng)的上午前半部、下午后半部、以及多云等低光強(qiáng)、長波比重較大的情況下，非晶硅材料仍有較大的吸收系數(shù)。再考慮到非晶硅材料的帶隙較大，反向飽和電流I0較小。以及如前所述的非晶硅電池I-V特性曲線方面的特點(diǎn)，使得非晶硅太陽電池?zé)o論在理論上和實(shí)際使用中都對(duì)低光強(qiáng)有較好的適應(yīng)。 • 非晶硅電池的I-V特性在超過Vm以后隨電壓下降緩慢 為了比較方便，我們把兩種電池的I-V特性畫在同一張圖上。晶硅電池和非晶硅電池的I-V特性一般形狀如圖所示  從圖中我們看到，兩種電池在超過最大輸出功率點(diǎn)后曲線變化差距較大。晶硅電池的輸出電流在超過最大輸出功率點(diǎn)后會(huì)很快下降到零，曲線陡直；而非晶硅電池的輸出電流經(jīng)過一段較長的距離后才下降到零，曲線較為平緩。兩種電池的Vm分別大約相當(dāng)于其開路電壓的83%和74%。  當(dāng)光強(qiáng)逐漸變小時(shí)，太陽電池的短路電流和開路電壓都會(huì)隨之強(qiáng)降低。當(dāng)然，短路電流減小得比較快，開路電壓降低得比較慢。  在蓄電池做太陽電池陣列負(fù)載的情況下，當(dāng)太陽電池陣列的有效輸出電壓小于蓄電池的端電壓時(shí)，蓄電池就不能夠被充電。當(dāng)光強(qiáng)逐漸變小時(shí)，晶硅電池先不滿足充電條件，而非晶硅電池由于較大的電壓差，到光線很暗時(shí)才不充電，有效的增加了利用太陽光的時(shí)間。所以，非晶硅電池會(huì)比晶硅電池多產(chǎn)生一些電力。 4、更優(yōu)異的高溫性能 在戶外較高的環(huán)境溫度下，非晶硅太陽電池性能會(huì)發(fā)生變化，取決于當(dāng)時(shí)的溫度，光譜以及其他相關(guān)因素。但可以肯定的是：非晶硅較之單晶硅或多晶硅更不易受溫度影響。 非晶硅太陽電池比單晶硅、多晶硅電池具有相對(duì)小的溫度系數(shù)非晶硅太陽電池最佳輸出功率Pm的溫度系數(shù)約為-0.19%,而單晶硅、多晶硅電池最佳輸出功率Pm的溫度系數(shù)約為-0.5%,當(dāng)電池的工作溫度升高時(shí)，兩種電池都會(huì)出現(xiàn)Pm下降的情況，但下降幅度是不同的。它們都可以用下面公式進(jìn)行計(jì)算。 Pmeffec. = Pm×[1+a（T -25℃）] 其中： Pmeffec.--為電池組件在T溫度工作時(shí)(AM1.5，1000瓦/平方米)的最大輸出功率Pm--為電池組件在25℃，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下(AM1.5，1000瓦/平方米)的最大輸出功率a ---- 為電池組件的功率溫度系數(shù)舉例來說，如果兩種電池組件都在60℃的溫度下工作，將它們的溫度系數(shù)代入上式，則晶硅電池與非晶硅電池的最大功率衰退情況分別為： 晶硅電池： Pmefeic. / Pm = 82.5% 非晶硅電池： Pmefeic. / Pm = 93.35% 也就是說，如果兩種電池的Pm都是1000瓦，它們都在60℃下工作，這時(shí)晶硅電池的Pm降到825瓦，非晶硅電池的Pm降到933.5瓦。非晶硅電池多發(fā)電108.5瓦，相當(dāng)于多發(fā)電13.2%。