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非晶硅薄膜太阳能电池

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    非晶硅薄膜太阳能电池是一种以非晶硅化合物为基本组成的薄膜太阳能电池。

  开发太阳能电池的两个关键问题就是:提高转换效率和降低成本。由于非晶硅薄膜太阳能电池的成本低,便于大规模生产,普遍受到人们的重视并得到迅速发展,近几年它的研制工作得到了迅速发展,目前世界上己有许多家公司在生产该种电池产品。

  非晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有很多,其中包括反应溅射法、PECVD法、LPCVD法等,反应原料气体为H2稀释的SiH4,衬底主要为玻璃及不锈钢片,制成的非晶硅薄膜经过不同的电池工艺过程可分别制得单结电池和叠层太阳能电池。

生产成本低

  由于反应温度低,可在200℃左右的温度下制造,因此可以在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上淀积薄膜,易于大面积化生产,成本较低。单节非晶硅薄膜太阳能电池的生产成本目前可降到1.2美元/Wp。叠层非晶硅薄膜电池的成本可降至1美元/Wp以下。

能量返回期短

  转换效率为6%的非晶硅太阳能电池,其生产用电约1.9度电/瓦,由它发电后返回上述能量的时间仅为1.5-2年。

适于大批量生产

  非晶硅材料是由气相淀积形成的,目前已被普遍采用的方法是等离子增强型化学气相淀积(PECVD)法。此种制作工艺可以连续在多个真空淀积室完成,从而实现大批量生产。采用玻璃基板的非晶硅太阳能电池,其主要工序(PECVD)与TFT-LCD阵列生产相似,生产方式均具有自动化程度高、生产效率高的特点。

  在制造方法方面有电子回旋共振法、光化学气相沉积法、直流辉光放电法、射频辉光放电法、溅谢法和热丝法等。特别是射频辉光放电法由于其低温过程(~200℃),易于实现大面积和大批量连续生产,现成为国际公认的成熟技术。

高温性能好

  当太阳能电池工作温度高于标准测试温度25℃时,其最佳输出功率会有所下降;非晶硅太阳能电池受温度的影响比晶体硅太阳能电池要小得多。

弱光响应好,充电效率高

  非晶硅材料的吸收系数在整个可见光范围内,在实际使用中对低光强光有较好的适应。

  上述独特的技术优势,令薄膜硅电池在民用领域具有广阔的应用前景,如光伏建筑一体化、大规模低成本发电站、太阳能照明光源。

  非晶硅作为太阳能材料尽管是一种很好的电池材料,但由于其光学带隙为1.7eV,使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。此外,其光电效率会随着光照时间的延续而衰减,即所谓的光致衰退S一W效应,使得电池性能不稳定。解决这些问题的这径就是制备叠层太阳能电池,叠层太阳能电池是由在制备的p、i、n层单结太阳能电池上再沉积一个或多个P-i-n子电池制得的。叠层太阳能电池提高转换效率、解决单结电池不稳定性的关键问题在于:①它把不同禁带宽度的材科组台在一起,提高了光谱的响应范围;②顶电池的i层较薄,光照产生的电场强度变化不大,保证i层中的光生载流子抽出;③底电池产生的载流子约为单电池的一半,光致衰退效应减小;④叠层太阳能电池各子电池是串联在一起的。

  非晶硅太阳能电池由于具有较高的转换效率和较低的成本及重量轻等特点,有着极大的潜力。但同时由于它的稳定性不高,直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题,那么,非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。

发表时间:2011年9月17日   kgchina

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