太陽能電池在生活中有很多應用,路燈、單車等設備上,都有太陽能電池的身影。上篇文章中,小編對有機太陽能電池有所闡述。為增進大家對太陽能電池的認識,本文將對太陽能電池產業(yè)發(fā)展、太陽能電池基本特性予以介紹。
一、太陽能電池簡介
太陽能電池,是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導體薄片,又稱為“太陽能芯片”或“光電池”,它只要被滿足一定照度條件的光照度,瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產生電流。在物理學上稱為太陽能光伏(Photovoltaic,縮寫為PV),簡稱光伏。
太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置。以光伏效應工作的晶硅太陽能電池為主流,而以光化學效應工作的薄膜電池實施太陽能電池則還處于萌芽階段。
二、太陽能電池產業(yè)發(fā)展
中國對太陽能電池的研究起步于1958年,20世紀80年代末期,國內先后引進了多條太陽能電池生產線,使中國太陽能電池生產能力由原來的3個小廠的幾百kW一下子提升到4個廠的4.5MW,這種產能一直持續(xù)到2002年,產量則只有2MW左右。2002年后,歐洲市場特別是德國市場的急劇放大和無錫尚德太陽能電力有限公司的橫空出世及超常規(guī)發(fā)展給中國光伏產業(yè)帶來了前所未有的發(fā)展機遇和示范效應。
中國已成為全球主要的太陽能電池生產國。2006年全國太陽能電池的產量為438MW,2007年全國太陽能電池產量為1188MW。中國已經成超越歐洲、日本為世界太陽能電池生產第一大國。2008年的產量繼續(xù)提高,達到了200萬千瓦。
中國光伏電池產量年增長速度為1-3倍,光伏電池產量占全球產量的比例也由2002年1.07%增長到2008年的近15%。商業(yè)化晶體硅太陽能電池的效率也從13%-14%提高到16%-17%??傮w來看,中國太陽能電池的國際市場份額和技術競爭力大幅提高。在產業(yè)布局上,中國太陽能電池產業(yè)已經形成了一定的集聚態(tài)勢。在長三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū),已經形成了各具特色的太陽能產業(yè)集群。
太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據世界能源消費的重要席位,不但要替代部分常規(guī)能源,而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年,可再生能源在總能源結構中將占到30%以上,而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到10%以上;到2040年,可再生能源將占總能耗的50%以上,太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上;到21世紀末,可再生能源在能源結構中將占到80%以上,太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出,太陽能電池市場前景廣闊。
太陽能電池主要包括晶體硅電池和薄膜電池兩種,它們各自的特點決定了它們在不同應用中擁有不可替代的地位。但是,未來10年晶體硅太陽能電池所占份額盡管會因薄膜太陽能電池的發(fā)展等原因而下降,但其主導地位仍不會根本改變;而薄膜電池如果能夠解決轉換效率不高、制備薄膜電池所用設備價格昂貴等問題,會有巨大的發(fā)展空間。
三、太陽能電池基本特性
太陽能電池的基本特性有太陽能電池的極性、太陽電池的性能參數(shù)、太陽能電環(huán)保電池的伏安特性三個基本特性。具體解釋如下
1、太陽能電池的極性
硅太陽能電池的一般制成P+/N型結構或N+/P型結構,P+和N+,表示太陽能電池正面光照層半導體材料的導電類型;N和P,表示太陽能電池背面襯底半導體材料的導電類型。太陽能電池的電性能與制造電池所用半導體材料的特性有關。
2、太陽電池的性能參數(shù)
太陽電池的性能參數(shù)由開路電壓、短路電流、最大輸出功率、填充因子、轉換效率等組成。這些參數(shù)是衡量太陽能電池性能好壞的標志。
3 太陽能電池的伏安特性
P-N結太陽能電池包含一個形成于表面的淺P-N結、一個條狀及指狀的正面歐姆接觸、一個涵蓋整個背部表面的背面歐姆接觸以及一層在正面的抗反射層。當電池暴露于太陽光譜時,能量小于禁帶寬度Eg的光子對電池輸出并無貢獻。能量大于禁帶寬度Eg的光子才會對電池輸出貢獻能量Eg,小于Eg的能量則會以熱的形式消耗掉。因此,在太陽能電池的設計和制造過程中,必須考慮這部分熱量對電池穩(wěn)定性、壽命等的影響。
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