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硅太阳能电池是什么?硅太阳能电池的分类介绍

太阳能电池是指以硅为基体材料的太阳能电池。最早的硅太阳能电池是由于人们对将硅用于点接触整流器产生兴趣而出现的。锋利的金属接触对各种晶体的整流特性早在1874年就被发现。

在无线电技术的早期,这种晶体整流器在无线电接收设备中被广泛地用作检波器。但是随着热离子管的发展,这种晶体整流器除在超高频领域仍被使用外,已经被热离子管所代替。这种整流器最典型的例子是钨在硅表面的点接触。这项技术促进了对硅纯度的改良,并且使得人们希望更进一步了解硅的性质。

硅太阳能电池和其他大多数硅电子器件相比,有其特殊的设计和材料要求。为了获得高能量转换效率,硅太阳能电池不仅需要几乎理想的硅表面钝化,而且体材料特性也必须具有均匀的高品质。这是因为一些波长的光必须在硅中传播几百微米才能被吸收,其产生的载流子还必须仍然能够被电池收集。

硅太阳能电池的分类

硅太阳能电池是以硅为基体材料的太阳能电池。按硅片厚度的不同,可分为晶体硅太阳能电池和薄膜硅太阳能电池。按材料的结晶形态,晶体硅太阳能电池有单晶硅(c-Si)和多晶硅(p-Si)太阳能电池两类;薄膜硅太阳能电池分为非晶硅(a-Si)薄膜太阳能电池、微晶硅(c-Si)太阳能电池和多晶硅(p-Si)薄膜太阳能电池三种。

1、单晶硅太阳能电池

单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%(理论最高光电转化效率为25%),规模生产时的效率为18%(截至2011年)。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于单晶硅成本价格高,大幅度降低其成本很困难,为了节省硅材料,发展了多品硅薄膜和非晶硅薄膜作为单晶硅太阳能电池的替代产品。

2、多晶硅太阳能电池

多晶硅太阳能电池一般采用低等级的半导体多晶硅,或者专门为太阳能电池使用而生产的铸造多晶硅等材料。与单晶硅太阳能电池相比,多晶硅太阳能电池成本较低,而且转换效率与单晶硅太阳能电池比较接近,它是太阳能电池的主要产品之一。多晶硅太阳能电池硅片制造成本低,组件效率高,规模生产时的效率已达18%左右。多晶硅太阳能电池占据主流,除取决于此类电池的优异性能外,还在于其充足、廉价、无毒、无污染的硅原料来源,而近年来多晶硅成本的降低更将使多晶硅太阳能电池大行其道。

3、非晶硅薄膜太阳能电池

非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻,便于大规模生产,有极大的潜力。非晶态硅,其原子结构不像晶体硅那样排列得有规则,而是一种不定形晶体结构的半导体。非晶硅属于直接带系材料,对阳光吸收系数高,只需要1μm厚的薄膜就可以吸收80%的阳光。非晶硅薄膜太阳能电池于1976年问世,南于硅原料不足和价格上涨,促进了高效使用硅的技术和非晶硅薄膜系太阳能电池的开发。非晶硅薄膜电池低廉的成本弥补了其在光电转换效率上的不足。但是南于非晶硅缺陷较多,制备的太阳能电池效率偏低,且受制于其材料引发的光电效率衰退效应,稳定性不高,直接影响了它的实际应用。

微晶硅(μc-Si)薄膜太阳能电池同样由于光电效率衰退效应致使其性能不稳定。发展受到一定的限制。

多晶硅薄膜太阳能电池是近年来太阳能电池研究的热点。虽然多晶硅属于间接带隙材料,不是理想的薄膜太阳能电池材料,但是随着陷光技术、钝化技术以及载流子束缚技术的不断发展,人们完全有可能制备出高效、廉价的多晶硅薄膜太阳能电池。

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