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單晶硅、多晶硅及非晶硅太陽(yáng)能電池的差別

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:3613次  |  2020年04月15日  

太陽(yáng)電池最早問(wèn)世的是單晶硅太陽(yáng)電池。硅是地球上極豐富的一種元素,幾乎遍地都有硅的存在,可說(shuō)是取之不盡,用硅來(lái)制造太陽(yáng)電池,原料可謂不缺。但是提煉它卻不容易,所以人們?cè)谏a(chǎn)單晶硅太陽(yáng)電池的同時(shí),又研究了多晶硅太陽(yáng)電池和非晶硅太陽(yáng)電池,至今商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的太陽(yáng)電池,還沒(méi)有跳出硅的系列。


其實(shí)可供制造太陽(yáng)電池的半導(dǎo)體材料很多,隨著材料工業(yè)的發(fā)展、太陽(yáng)電池的品種將越來(lái)越多。目前已進(jìn)行研究和試制的太陽(yáng)電池,除硅系列外,還有硫化鎘、砷化鎵、銅銦硒等許多類(lèi)型的太陽(yáng)電池,舉不勝舉,以下介紹幾種較常見(jiàn)的硅基太陽(yáng)電池。


單晶硅太陽(yáng)電池


單晶硅太陽(yáng)電池是當(dāng)前開(kāi)發(fā)得最快的一種太陽(yáng)電池,它的構(gòu)成和生產(chǎn)工藝已定型,產(chǎn)品已廣泛用于宇宙空間和地面設(shè)施。這種太陽(yáng)電池以高純的單晶硅棒為原料,純度要求99.9999%。為了降低生產(chǎn)成本,現(xiàn)在地面應(yīng)用的太陽(yáng)電池等采用太陽(yáng)能級(jí)的單晶硅棒,材料性能指標(biāo)有所放寬。有的也可使用半導(dǎo)體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材料,經(jīng)過(guò)復(fù)拉制成太陽(yáng)電池專(zhuān)用的單晶硅棒。將單晶硅棒切成片,一般片厚約0.3毫米。硅片經(jīng)過(guò)成形、拋磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。


加工太陽(yáng)電池片,首先要在硅片上摻雜和擴(kuò)散,一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。擴(kuò)散是在石英管制成的高溫?cái)U(kuò)散爐中進(jìn)行。這樣就在硅片上形成P/N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷法,將配好的銀漿印在硅片上做成柵線,經(jīng)過(guò)燒結(jié),同時(shí)制成背電極,并在有柵線的面涂覆減反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉,至此,單晶硅太陽(yáng)電池的單體片就制成了。


單體片經(jīng)過(guò)抽查檢驗(yàn),即可按所要的規(guī)格組裝成太陽(yáng)電池組件(太陽(yáng)電池板),用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電流,最后用框架和封裝材料進(jìn)行封裝。用戶(hù)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì),可將太陽(yáng)電池組件組成各種大小不同的太陽(yáng)電池方陣,亦稱(chēng)太陽(yáng)電池陣列。目前市場(chǎng)上的單晶硅太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換平均效率為19%左右,個(gè)別公司最近推出的新產(chǎn)品普遍都超出這個(gè)值。實(shí)驗(yàn)室成果普遍在20%以上。用于宇宙空間站的還有高達(dá)50%以上的太陽(yáng)能電池板。


多晶硅太陽(yáng)電池


單晶硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)要消耗大量的高純硅材料,而制造這些材料工藝復(fù)雜,電耗很大,在太陽(yáng)電池生產(chǎn)總成本中己超二分之一,加之拉制的單晶硅棒呈圓柱狀,切片制作太陽(yáng)電池也是圓片,組成太陽(yáng)能組件平面利用率低。因此,80年代以來(lái),歐美一些國(guó)家投入了多晶硅太陽(yáng)電池的研制。


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