聚玻大课堂 《光伏玻璃系列(三)--光伏组件的分类与介绍

  

聚玻大课堂 《光伏玻璃系列(三)--光伏组件的分类与介绍

  基于电池片材料的不同,光伏组件可大致分为晶硅和薄膜两种类型,下文将为大家进行详细介绍。

  晶硅光伏组件是最早出现的光伏组件之一,目前在市场上占据主导地位。相较于薄膜光伏组件,晶硅光伏组件具有硅材料易得性、光电转化效率较高、性能较为稳定等等优势,制备技术也较为成熟,使晶硅光伏组件在实际生活中获得广泛应用。

  晶硅光伏组件主要使用单晶硅或多晶硅作为电池片材料,两者主要存在以下区别:

  硅片的不一样的区域经过特殊处理,会形成P型硅和N型硅,其中P型硅是在高纯硅料上扩散、渗入3价元素(例如硼)得到的硅料,内部空穴较多;N型硅是在高纯硅料上扩散、渗入5价元素(例如磷)得到的硅料,内部自由电子较多。两者的交界处会形成一个P-N结,这是晶硅太阳能电池的核心部分,是实现光电转换的关键。

  按照基底材料的不同,晶硅光伏组件也可分为P型光伏组件和N型光伏组件。前者是以P型硅片为基底,上表面为N型硅,形成N/P型结构的光伏组件,后者是以N型硅片为基底,上表面为P型硅,形成P/N型结构的光伏组件。

  目前在光伏⾏业中,相较于N型硅片,P型硅⽚的使用率更高。P型硅⽚制作⼯艺简单、成本较低,但光电转化效率较低,N型硅⽚通常转化效率更加高,但是制作⼯艺更加复杂。

  在硅片的前表面覆盖一层拥有非常良好导电性能的材料,如金刚石膜层或金属导电膜层,常用的是铝。

  电池片的正、背表面分别有正极和负极,通常由金属导体构成,用于收集和传输电流。

  随着技术的发展,我国晶硅光伏电池的转换效率逐年提升,新型晶体硅光伏电池如P型-PERC、N型-TOPCon、N型-HJT(异质结)等有关技术也在不断进行突破。

  相较于晶硅光伏组件,薄膜光伏组件的光电效率相比来说较低,但其制造周期短、稳定性能高,且弱光性能较好,能够在低光照条件下产生较高的电流。并且因薄膜光伏组件具有柔性、轻薄的特点,在实际应用中,不仅能降低运输成本,也更加容易与建筑表面结合,也更适合应用于移动能源领域,有其独特的应用优势。

  通常是由氧化铟锡(ITO)或其他透明导电材料制造成的,位于基底层之上,最大的作用是收集和传输光伏电池产生的电流。

  是薄膜光伏组件的核心部分,由多种半导体材料(如非晶硅、铜铟镓硒等)构成。当太阳光照射到光伏活性层时,光子被吸收并激发出电子-空穴对,由此产生电流。

  位于光伏活性层的另一侧,通常由金属或其他导电材料制造成,最大的作用是收集和传输从光伏活性层产生的电流。

  可以是乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烃(POF)或其他耐候性材料。为保护薄膜光伏电池免受外因的影响(如水分、氧气等),通常会覆盖在电池的四周和上下表面。

  薄膜光伏电池主要使用硅基类(非晶硅、微晶硅、低温多晶硅等)、化合物类(碲化镉、铜铟镓硒、III-IV组、钙钛矿等)、有机质类等薄膜材料作为电池片,通过卷接或喷涂等方法在柔性基底上制成。不一样的材料分别存在不同的优势和局限性。

  主要包括硅烷、氢气、甲烷等用于镀膜的气体,通过化学气相沉积法进行制备,具有生产所带来的成本低、能量返回期短、弱光响应好、充电效率高等优点,然而也存在稳定性不高、光电转换效率相比来说较低等问题。

  由铜、铟、镓、硒四种元素构成的黄铜矿结晶薄膜电池,可通过真空法(磁控溅射、热蒸发等)和非真空法(电沉积、涂覆法等)进行制备。具有稳定性很高、抗辐射能力强等优点,其光电转换效率是薄膜电池之首,但存在生产所带来的成本高、制备工艺复杂、电池成品率低等问题,至今还没实现规模化生产。

  主要采用碲化镉和其他辅助材料,碲化镉拥有非常良好的光吸收性能,可通过真空蒸发等方法制备。碲化镉薄膜电池是商业化最成功的薄膜电池,具备光电转换效率高、稳定性很高、生产所带来的成本较低、高温适应性好等特点,但生产的全部过程中会造成环境污染。

  当前,由于薄膜光伏组件的制备难度较高,关键技术未能得到突破,因此市场占比较小。但随技术的发展,一些新型薄膜光伏组件可达到世界领先水平,如钙钛矿薄膜电池的转换效率已突破25%,且因其自身的性能和在光伏建筑一体化、移动能源等领域中的应用优势,薄膜电池技术仍在未来有着广阔的市场增长空间。

  随着我国光伏产业的发展,太阳能光伏的应用场景也在我们的生活中越来越常见。下一期大课堂,将为大家介绍光伏组件的应用。如果您还想了解其他玻璃知识,欢迎大家留言说明!



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