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多晶矽太陽能電池板

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一、多晶矽太陽能電池簡介

多晶矽太陽能電池兼具單晶矽電池的高轉換效率和長壽命以及非晶矽薄膜電池的材料製備工藝相對簡化等優點的新一代電池,其轉換效率一般為17-18%左右,稍低於單晶矽太陽電池,沒有明顯效率衰退問題,並且有可能在廉價襯底材料上製備,其成本遠低於單晶矽電池,而效率高於非晶矽薄膜電池。


多晶矽太陽能電池的製作工藝與單晶矽太陽電池差不多,但是多晶矽太陽能電池的光電轉換效率則要降低不少,其光電轉換效率約17-18%左右。多晶矽片生產能耗低,生產過程無汙染,與單晶矽太陽電池相比,多晶矽太陽電池更加經濟從製作成本上來講,比單晶矽太陽能電池要便宜一些,材料製造簡便,節約電耗,總的生產成本較低,因此得到大量發展。此外,多晶矽太陽能電池的使用壽命也要比單晶矽太陽能電池短。

單晶矽太陽能電池的生產需要消耗大量的高純矽材料,而製造這些材料工藝複雜,電耗很大,在太陽能電池生產總成本中己超二分之一。加之拉製的單晶矽棒呈圓柱狀,切片製作太陽能電池也是圓片,組成太陽能組件平麵利用率低。因此,80年代以來,歐美一些國家投入了多晶矽太陽能電池的研製。由於多晶矽內存在明顯的晶粒界麵,晶格錯位等缺陷,其效率還比較低。還有載流子遷移率、壽命和擴散長度等,與單晶矽太陽電池相比,多晶矽太陽電池都低很多。


單晶矽太陽電池


二、多晶矽太陽能電池-電池組件


1) 鋼化玻璃 其作用為保護發電主體(電池片),透光其選用是有要求的, 1.透光率必須高(一般91%以上);2.超白鋼化處理

2) EVA 用來粘結固定鋼化玻璃和發電主體(電池片),透明EVA材質的優劣直接影響到組件的壽命,暴露在空氣中的EVA易老化發黃,從而影響組件的透光率,從而影響組件的發電質量除了EVA本身的質量外,組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的,如EVA膠連度不達標,EVA與鋼化玻璃、背板粘接強度不夠,都會引起EVA提早老化,影響組件壽命。

3) 電池片 主要作用就是發電,發電主體市場上主流的是晶體矽太陽電池片、薄膜太陽能電池片,兩者各有優劣晶體矽太陽能電池片,設備成本相對較低,但消耗及電池片成本很高,但光電轉換效率也高,在室外陽光下發電比較適宜薄膜太陽能電池,相對設備成本較高,但消耗和電池成本 很低,但光電轉化效率相對晶體矽電池片一半多點,但弱光效應非常好,在普通燈光下也能發電,如計算器上的太陽能電池。

4) EVA 作用如上,主要粘結封裝發電主體和背板

5) 背板 作用,密封、絕緣、防水(一般都用TPT、TPE等材質必須耐老化,組件廠家都質保25年,鋼化玻璃,鋁合金一般都沒問題,關鍵就在與背板和矽膠是否能達到要求。)

6)鋁合金保護層壓件,起一定的密封、支撐作用

7) 接線盒 保護整個發電係統,起到電流中轉站的作用,如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串,防止燒壞整個係統接線盒中最關鍵的是二極管的選用,根據組件內電池片的類型不同,對應的二極管也不相同。

8) 矽膠 密封作用,用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處有些公司使用雙麵膠條、泡棉來替代矽膠,國內普遍使用矽膠,工藝簡單,方便,易操作,而且成本很低。


太陽能多晶電池板

三、多晶矽太陽能電池優缺點


多晶矽太陽能電池以其生產原材料豐富、成本低、轉換效率高、穩定性好等優點而備受青睞,也順應社會的需求占據了太陽能電池市場的主要份額。 [3]  重心已由單晶向多晶方向發展,主要原因為:

[1]可供應太陽電池的頭尾料愈來愈少;

[2] 對太陽電池來講,方形基片更合算,通過澆鑄法和直接凝固法所獲得的多晶矽可直接獲得方形材料;

[3]多晶矽的生產工藝不斷取得進展,全自動澆鑄爐每生產周期(50小時)可生產200公斤以上的矽錠,晶粒的尺寸達到厘米級;

[4]由於近十年單晶矽工藝的研究與發展很快,其中工藝也被應用於多晶矽電池的生產,例如選擇腐蝕發射結、背表麵場、腐蝕絨麵、表麵和體鈍化、細金屬柵電極,采多晶矽太陽能電池組件

用絲網印刷技術可使柵電極的寬度降低到50微米,高度達到15微米以上,快速熱退火技術用於多晶矽的生產可大大縮短工藝時間,單片熱工序時間可在一分鍾之內完成,采用該工藝在100平方厘米的多晶矽片上作出的電池轉換效率超過14%。據報道,在50~60微米多晶矽襯底上製作的電池效率超過16%。利用機械刻槽、絲網印刷技術在100平方厘米多晶上效率超過17%,無機械刻槽在同樣麵積上效率達到16%,采用埋柵結構,機械刻槽在130平方厘米的多晶上電池效率達到15.8%。


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四、多晶矽太陽能電池應用領域


為了降低太陽能級多晶矽生產成本,從而降低太陽能電池製造成本,促進太陽能光伏產業的發展。 

1、用戶太陽能電源

(1)小型電源10-100W不等,用於邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電,如照明、電視、收錄機等;

(2)3-5KW家庭屋頂並網發電係統;

(3)光伏水泵:解決無電地區的深水井飲用、灌溉。

2、交通領域

如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標誌燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。

3、通訊/通信領域

太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源係統;農村載波電話光伏係統、小型通信機、士兵GPS供電等。

4、石油、海洋、氣象領域

石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源係統、石油鑽井平台生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。

5、家庭燈具電源

如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節能燈等。

6、光伏電站

10KW-50MW獨立光伏電站、風光(柴)互補電站、各種大型停車廠充電站等。

7、太陽能建築

將太陽能發電與建築材料相結合,使得未來的大型建築實現電力自給,是未來一大發展方向。

8、其他領域包括

(1)與汽車配套:太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等;(2)太陽能製氫加燃料電池的再生發電係統;(3)海水淡化設備供電;(4)衛星、航天器、空間太陽能電站等。


多晶矽太陽能電池性能測試條件

1、由於太陽能組件的輸出功率取決於太陽輻照度和太陽能電池溫度等因素,因此太陽能電池組件的測量在標準條件下(STC)進行,標準條件定義為: 大氣質量AM1.5, 光照強度1000W/m2,溫度25℃。

2、在該條件下,太陽能電池組件所輸出的最大功率稱為峰值功率,在很多情況下,組件的峰值功率通常用太陽能模擬儀測定。影響太陽能電池組件輸出性能的主要因素有以下幾點:

1)負載阻抗

2)日照強度

3)溫度

4)陰影


多晶矽太陽能電池板壽命


太陽能電池板廠家提供的數據是包用25年。


多晶矽太陽能電池功率計算


太陽能交流發電係統是由太陽電池板、充電控製器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽能直流發電係統則不包括逆變器。為了使太陽能發電係統能為負載提供足夠的電源,就要根據用電器的功率,合理選擇各部件。下麵以100W輸出功率,每天使用6個小時為例,介紹一下計算方法:

1.首先應計算出每天消耗的瓦時數(包括逆變器的損耗):若逆變器的轉換效率為90%,則當輸出功率為100W時,則實際需要輸出功率應為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。


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