太陽能電池板-材料？

【專家解說】：太陽能電池板太陽能電池板主要材料是“硅”，“硅”是我們這個星球上儲藏最豐量的材料之一。自從19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類的思維。20世紀(jì)末，人類的生活中處處可見“硅”的身影和作用，晶體硅太陽能電池是近15年來形成產(chǎn)業(yè)化最快的。生產(chǎn)過程大致可分為五個步驟：a、提純過程b、拉棒過程c、切片過程d、制電池過程e、封裝過程。目錄•分類•組成•壽命•功率計算方法•發(fā)電系統(tǒng)•設(shè)計因素•工作原理•價格•作用•發(fā)展現(xiàn)狀•制作太陽能電池板[顯示部分][顯示全部]分類編輯本段回目錄太陽能電池板：Solarpanel分類：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(jī)太陽能電池。化學(xué)染料電池板：染料敏化太陽能電池。組成編輯本段回目錄 （1）單晶硅太陽能電池單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)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，但制作成本很大，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝，因此其堅固耐用，使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年。 （2）多晶硅太陽能電池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。 （3）非晶硅太陽能電池非晶硅太陽電池是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，目前國際先進(jìn)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。 （4）多元化合物太陽電池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。現(xiàn)在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(kuò)大太陽能吸收光譜范圍，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)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。可以達(dá)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)化效率比目前商用的薄膜太陽能電池板提高約50~75%，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。壽命編輯本段回目錄現(xiàn)在太陽能電池板廠家提供的數(shù)據(jù)是包用20年，不是儲能的鉛酸電池，只是電池板，現(xiàn)在每瓦的價格在國內(nèi)差不多30-40元，國際價格3.5-3.8美元每瓦。價格是按瓦算的！功率計算方法編輯本段回目錄太陽能交流發(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(fù)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(dāng)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，則耗電量為111W*5小時=555Wh。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)電系統(tǒng)編輯本段回目錄太陽能電池板概念太陽能發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為： （一）太陽能電池板：太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。太陽能電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。 （二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保護(hù)、過放電保護(hù)的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應(yīng)具備溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?。其他附加功能如光控開關(guān)、時控開關(guān)都應(yīng)當(dāng)是控制器的可選項。 （三）蓄電池：一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。 （四）逆變器：在很多場合，都需要提供220VAC、110VAC的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向220VAC的電器提供電能，需要將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負(fù)載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉(zhuǎn)換成5VDC的電能（注意，不是簡單的降壓）。設(shè)計因素編輯本段回目錄太陽能電池板1、太陽能發(fā)電系統(tǒng)的使用場所，該地日光輻射情況2、系統(tǒng)的負(fù)載功率大小3、系統(tǒng)的輸出電壓，直流還是交流4、系統(tǒng)每天需要工作的時間5、如遇到?jīng)]有日光照射的陰雨天氣，系統(tǒng)需連續(xù)供電的天數(shù)6、負(fù)載的情況，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流的大小7、系統(tǒng)需求的數(shù)量工作原理編輯本段回目錄太陽能電池板太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴---電子對，在p---n結(jié)電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽能電池的工作原理。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(jī)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5～10倍.一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火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(dāng)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(dāng)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，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電池板原料：玻璃，EVA，電池片、鋁合金殼、包錫銅片、不銹鋼制價、蓄電池等。價格編輯本段回目錄太陽能電池板很昂貴，每平方米售價人民幣近6000元，1.5每平方太陽能電池板光照好的情況下約200瓦，大約30平方的屋頂，大概是4KW，投資大概是18萬，年光照按200天、日光照10小時，效率按50%計算約合4000度，一般家庭是用不起的，這就是為什么太陽能不能普及，因為成本太高了。中國生產(chǎn)的太陽能電池板基本上都出口了，國內(nèi)很少用，隨著科技進(jìn)步，價格會降下來。作用編輯本段回目錄利用光電效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能，將太陽的光能轉(zhuǎn)化為電能后，輸出直流電存入蓄電池中（以化學(xué)能儲存），要用時再釋放出來！沒有存儲，電的存儲是另外的裝置，和太陽能電池板沒關(guān)系。電池的充電是化學(xué)手段。發(fā)展現(xiàn)狀編輯本段回目錄太陽能電池板美國倫斯勒理工學(xué)院研究人員2008年開發(fā)出一種新型涂層，將其覆蓋在太陽能電池板上能使后者的陽光吸收率提高到96.2%，而普通太陽能電池板的陽光吸收率僅為70%左右。新涂層主要解決了兩個技術(shù)難題，一是幫助太陽能電池板吸收幾乎全部的太陽光譜，二是使太陽能電池板吸收來自更大角度的太陽光，從而提高了太陽能電池板吸收太陽光的效率。普通太陽能電池板通常只能吸收部分太陽光譜，而且通常只在吸收直射的太陽光時工作效率較高，因此很多太陽能裝置都配備自動調(diào)整系統(tǒng)，以保證太陽能電池板始終與太陽保持最有利于吸收能量的角度。制作太陽能電池板編輯本段回目錄第一步：制作二氧化鈦膜先把二氧化鈦粉末放入研缽中與粘合劑進(jìn)行研磨，接著用玻璃棒緩慢地在導(dǎo)電玻璃上進(jìn)行涂膜。把二氧化鈦膜放入酒精燈下燒結(jié)10～15分鐘，然后冷卻。第二步：利用天然燃料為二氧化鈦著色如圖四所示，把新鮮的或冰凍的黑梅、山梅、石榴籽或紅茶，用一大湯匙的稅進(jìn)行擠壓，然后把二氧化鈦膜放進(jìn)去進(jìn)行著色，大約需要5分鐘，知道膜層變成深紫色，如果膜層兩面著色的不均勻，可以在放進(jìn)去浸泡5分鐘，然后用乙醇沖洗，并用柔軟的紙輕輕地擦干。第三步：制作反電極電池需要正電極，當(dāng)然也需要反電極。正電極和反電極一樣，是由涂有導(dǎo)電的SnO2膜層構(gòu)成的，利用一個簡單的萬用表就可以判斷玻璃的那一面是可以導(dǎo)電的，利用手指也可以做出判斷，導(dǎo)電面較為粗糙。如突五所示，把非導(dǎo)電面標(biāo)上‘+’，然后用鉛筆在導(dǎo)電面上均勻地涂上一層石墨。第四步：加入電解質(zhì)利用含碘離子的溶液作為太陽能電池的電解質(zhì)，它主要用于還原和再生燃料。如圖六所示，在二氧化鈦膜表面上滴加一到兩滴電解質(zhì)即可。第五步：組裝電池把著色后的二氧化鈦膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到兩滴含碘和碘離子的電解質(zhì)，然后把反電極的導(dǎo)電面朝下壓在二氧化鈦膜上。把兩片玻璃稍微錯開，以便利用暴露在外面的部分作為電極的測試用。利用兩個夾子把電池夾住，這樣，你的太陽能電池就做成了。第六步：電池的測試在室外太陽光下，可以獲得開路電壓0.4V,短路電流1mA/cm2的太陽能電池。