光伏板是用来做什么的?
是用来发电的。
1、光伏板从原料砂中提取硅,然后利用硅原料通过生产工艺一片一片地制作硅片,然后将硅片串联起来制作太阳能电池。在光伏板的电池中,在原始硅原料中,原子(磷原子)将被注入形成N形半导体,然后原子(硼原子)将被注入形成P形半导体。当P和N半导体结合时,它们将接触表面,形成电位差,我们称之为PN结。当阳光照射到PN结时,空穴从P极区域移动到N极区域,电子从N极区域移动到P极区域,形成电流。
1、阳光照射在半导体p-n结上形成新的空穴电子对。在p-n结电场的作用下,空穴从p区流向n区,电子从n区流向p区,电路导通后形成电流。这就是光伏效应太阳能电池的工作原理。太阳能发电太阳能发电有两种方法,一种是光热电转换法,另一种是光电直接转换法。
2、光热电转换法利用太阳辐射发电。通常,太阳能收集器将吸收的热量转化为工作流体的蒸汽,然后驱动蒸汽轮机发电。前者为光热转换过程;后一个过程是热电转换过程。 光电直接转换法利用光电效应将太阳辐射能直接转换为电能。光电转换的基本装置是太阳能电池。太阳能电池是一种利用光伏效应将太阳能直接转换为电能的装置。它是一个半导体光电二极管。当太阳照射在光电二极管上时,光电二极管将把太阳光能转化为电能,产生电流。当许多电池串联或并联时,可以形成输出功率相对较大的方形太阳能电池阵列。
3、单晶硅太阳能电池板的光电转换效率约为15%,最高可达24%。这是所有类型太阳能电池板中光电转换效率最高的,但生产成本太高,无法广泛应用。使用。由于单晶硅通常由钢化玻璃和防水树脂封装,因此其耐用,使用寿命可长达15年,也可长达25年。
太阳能对我们的生活起到了哪些作用?
太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。太阳向宇宙空间发射的辐射功率位3。8×10^23kW的辐射值,其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能,30%被大气层反射,23%被大气层吸收,其余的到达地球表面,其功率为8×10^13kW。20世纪以来,随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,对能源的需求量不断增长。化石能源资源的有限性,以及他们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。从资源、 环境、 社会发展的需求看,开发和利用新能源和可再生能源是必然的趋势。在新能源和可再生能源家族中,太阳能成为最引人注目,开展研究工作最多,应用最广的成员。 一般认为太阳能是源自氦核的聚合反应。 太阳幅射能穿越大气层,因受到吸收、散射及反射的作用,故能够直接到达地表的太阳幅射能仅存三分之一,又其中70%是照射在海洋上,于是仅剩下约1.5×10^17千瓦.小时,数值约为美国1978年所消费能6000倍。未被吸收或散射而能够直达地表的太阳幅射能称为「直接」幅射能;而被散射的幅射能,则称为「漫射」(diffuse)幅射能,地表上各点的总太阳幅射能即为直接和漫射幅射能二者的总和。
太 阳 能 热 利 用
(一)太阳能集热器
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需 。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中,接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器.按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。另外还有一种真空集热器 一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。
(二)太阳能热水系统
早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能有强制循环用的水,以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种: (a)自然循环式 此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳幅射的加热,温度上升,造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差,因此引起浮力,此一热虹吸现像(thermosiphon),促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系,水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水,维护甚为简单,故已被广泛采用。 (b)强制循环式 热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时,控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀(check valve)以防止夜间水由收集器逆流,引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知(因来自水的流量可知),容易预测性能,亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下,其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处;,但因其必须利用水,故有水电力、维护(如漏水等)以及控制装置时动时停,容易损坏水等问题存在。因此,除大型热水系统或需要较高水温的情形,才选择强制循环式,一般大多用自然循环式热水器。
(三)、暖房
太阳能暖房系统(space-heateng)利用太阳能作房间冬天暖房之用,在许多寒冷地区已使用多年。因寒带地区冬季气温甚低,室内必须有暖气设备,若欲节省大量化石能源的消耗,设法应用太阳幅射热。大多数太阳能暖房使用热水系统,亦有使用热空气系统。太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统,及室内暖房风扇系统所组成,其过程乃太阳辐射热传导,经收集器内的工作流体将热能储存,在供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。当然亦可不用储热双置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计,或者将太阳能直接用于热电或光电方式发电,在加热房间,或透过冷暖房的热(heat pump)装置方式供作暖房使用。最常用的暖房系统为太阳能热水装置,其将热水通至储热装置之中(固体、液体或相变化的储热系统),然后利用风扇将室内或室外空气驱动至此储热装置中吸热,在把此热空气传送至室内;或利用另一种液体流至储热装置中吸热,当热流体流至室内,在利用风扇吹送被加热空气至室内,而达到暖房效果。
太 阳 能 电 池 的 开 发
太阳能电池是一种有效地稀收太阳能辐射并使之转化为电能的半导体电子器件.下面介绍北京太阳能光电研究中心对太阳能电池的研究情况.晶体硅高效太阳电池和多晶硅薄膜太阳电池的研究开发以及研究成果向产业化转化。
1.高效晶体硅太阳电池 光电中心高效晶体硅太阳电池研究开发项目有钝化发射区太阳电池(PESC)、埋栅太阳电池(BCSC)及多晶硅太阳电池。●钝化发射区太阳电池(PESC)光电中心研究钝化发射区太阳电池(PESC)的基本目的是探索影响电池效率的各种机制,为降低太阳电池成本提供理论和工艺依据,推动太阳电池理论的发展。实验中采用的材料为区熔(FZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,电阻率ρ=0.2~1.2Ωcm,厚度t=280-350μm,双面抛光。电池工艺包括正面倒金字塔织构化、前后表面钝化、制备选择性发射区、减反射表面、背场、前后金属接触等。目前电池达到的水平见表1。
表1 PESC电池的性能(测试条件AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 测试单位
656.1 37.4 0.806 19.79 4.04 北京市太阳能研究所
* VOC 开路电压,JSC 短路电流密度,FF 填充因子,η 转换效率,A 太阳电池面积(下同)
●埋栅太阳电池(BCSC)埋栅电池的制作工艺省去了复杂的多次光刻和蒸发电极步骤,减少了高温氧化次数,使整个电池制作工艺大大简化;埋栅不仅减小了电极阴影面积,还可减小欧姆接触电阻,是一种可实现产业化的高效电池技术。实验中使用的材料分别为:①区熔(FZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,厚度t=300-400μm;②直拉(CZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,厚度t=300―400μm;③太阳级(复拉)、p-型p〔100〕单晶硅,厚度t=300―400μm。电池的工艺包括表面织构化、钝化,制备选择性发射区、减反射表面、背表面场和金属化等。目前电池所达到的水平见表2。
表2 不同材料的BCSC电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
材料(刻槽) Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF(%) η(%) A(cm2) ρ(Ω.cm) 测试单位
FZ(激光) 663.8 35.6 80.58 18.6 25 0.2 A
FZ(机械) 621.9 37.0 80.02 18.47 4 0.5 B
CZ(激光) 622.9 35.2 79.27 17.22 25 0.8 B
太阳级 (激光) 624.1 35.4 75.44 16.59 25 0.4 B
* A:美国国家可再生能源实验室,
B:北京市太阳能研究所
●多晶硅太阳电池 在PESC电池和BCSC电池的基础上,光电中心开展了多晶硅太阳电池的研究,以适应我国未来多晶硅太阳电池发展的需要。实验中使用的材料为Bayer公司p-型多晶硅片,厚340μm,电池制作工艺过程包括吸杂、制备p-n结、钝化、形成背场和金属化等。实验制备的最好电池的特性见表3。 表3 PESC电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 测试单位
595.0 34.23 0.7129 14.53 1.0 北京市太阳能研究所
581.0 29.92 0.6787 11.8 10×10 (与北京有色金属研究总院合作项目)
2.多晶硅薄膜太阳电池
多晶硅薄膜太阳电池既具有体材料晶体硅电池性能稳定、工艺成熟和高效的优点,又有大幅度减少材料用量从而大幅度降低成本的潜力,因而成为目前光伏界的研究热点。光电中心采用快速热化学气相沉积(RTCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和a-Si/μc-Si迭层电池等不同工艺对多晶硅薄膜太阳电池进行了研究。RTCVD多晶硅薄膜以SiH2Cl2或SiCl4为原料气体在石英管反应室内沉积而成。研究工作初期,以重掺杂非活性硅为衬底,电池性能列于表4。图1 RTCVD多晶硅薄膜太阳电池的结构 PECVD多晶硅薄膜太阳电池的结构为:(Al/Ag)/ITO/p-a-Si:H/n-a-Si:H/n-poly-Si/n++非活性Si衬底(0.005Ωcm)/Ti-Pd-Ag。其中n型Poly-Si薄膜(~10μm)采用快速PECVD和固相晶化法制备。电池的性能列于表4。a-Si/μc-Si迭层电池(与中国科学院半导体研究所合作)结构为:玻璃/SnO2膜/p-i-n a-Si:H电池炖p-i-n μc-Si:H电池炖Al。电池的性能列于表4。
表4 多晶硅薄膜太阳电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 电池工艺
625.64 26.3 0.7357 12.11 1.0 RTCVD
455.0 21.18 0.6474 6.15 1.0 PECVD
1160 11.4 0.6740 8.91 0.126 RECVD(a-Si/pc-si)
3.太阳电池性能测试 中心已建立太阳电池和材料测试实验室,购置了必要设备。这些设备包括I-V测试系统,光谱响应测试系统,C-V测试系统,原子力显微镜,膜厚测试系统,保证了研究开发工作的需要。
太 阳 能 热 利 用 技 术
1. 新型高效太阳能集热器 开发和利用丰富、广阔的太阳能,对环境不产生和很少产生污染,既是近期急需的补充能源,又是未来能源结构的基础。国际上,太阳能的使用技术已进入新的发展阶段。在太阳能热利用系统中,重要的一个技术关键是如何高效率地收集太阳光并将其转变为热能。国内平板型太阳能集热器和全玻璃真空管太阳能热水器已形成产业,近20年来产量逐年增长,年产量达80多万平方米。近几年,我国又研制成具有国际先进水平的热管式真空管热水器,具有良好的应用前景。然而,我国太阳能热利用多限于低温范围,“九五”期间应扩大到中温和高温范围。这就要研究开发新型高效太阳能集热器。
2. 目标 研究、开发、应用新型高效太阳能集热器,为逐步扩大热利用的温度范围打下技术基础。研究开发四种新型高效集热器,并应用于太阳能空调及太阳能工业热水及发电系统等。
3.内容 ①直通式真空管集热器 ②同心套管式真空管集热器 ③储热式真空管集热器 ④聚光式真空管集热器
1.太阳能热利用系统研究及示范工程 热利用在太阳能利用技术中占有重要位置,是综合项目。但是,以往所取得的成绩是太阳能低温热水系统,而太阳能中、高温供热系统的研究是与工厂供热系统结合的大型太阳能利用工程,其中太阳能热发电是人类大规模利用太阳能的重要途径,是太阳能热利用的一个重要发展方向。事实上,只有与工业企业结合,太阳能的利用才能有更高的经济效益,更充分发挥出太阳能利用的优势,体现未来能源的意义。2.目标 建立两个太阳能工业用热的示范工程, 功率为200千瓦,工作温度为150一200度。 建立太阳能热发电中试电站。 通过以上两项研究和示范,拓宽我国太阳能热利用的领域。3.内容 ①太阳能工业用热系统的研究及示范工程 功率: 200千瓦 工作温度: 150一200℃ ②太阳能空调系统研究及示范工程 制冷能力: 200千瓦 ③太阳能热发电示范装置
太 阳 能 光 伏 技 术
(一)高效率低成本太阳电池研究与发展
1.背景 太阳能等新能源为世界2000年经济展望中最具决定性影响的五大技术领域之一,而太阳能光伏发电又是其中最受瞩目的项目之一。1994年,世界太阳能电池销售量已达64兆瓦,呈现飞速发展势态。我国太阳能电池销售已超过1.2兆瓦。累计用量约5兆瓦,其应用范围亦在不断扩大。近年来,市场销售量以20%的速度在递增,预计到2000年,我国太阳电池年用量将超过10兆瓦。目前晶体硅太阳电池组件已出现供不应求的短缺局面。为满足日益增长的市场需求,除已有企业要发挥现有生产潜力之外,还要积极研制开发多种高效、低成本的光伏电池,扩大我国太阳电池产业规模,提高技术经济效益。2.目标 提高效率,降低成本,扩大规模,推动我国光伏产业发展发展高效率、低成本多晶硅太阳电池技术,攻关与引进相结合,建立一条年生产能力为兆瓦级的生产线。提高单晶硅太阳电池组件的效率,降低生产成本,发挥现有生产能力,满足市场需求。 3.内容①兆瓦级多晶硅太阳电池组件生产线的建立主要技术经济指标: 组件效率13% 组件寿命20~25年②单晶硅太阳电池组件生产线的技术改造主要技术经济指标: 组件效率14~15% 组件寿命20~25年③高效率、低成本新型太阳电池的开发。
(二).太阳电池应用枝木研究及示范
1.背景 我国太阳电池应用领域在不断扩大,已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面,光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看,与工业发达国家相比仅有很大的差距,主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解以及系统应用仅限于独立运行,还没有并网运行和与建筑业结合。因此,有必要加强太阳电池应用技术研究和示范,推进产业化,拓宽应用领域和市场。
2.目标 通过本项目执行,实现如下目标:小型光电源产业化 100千瓦容量以下的独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化研究井网光伏发电技术,为大规模应用做好前期准备
3.内容 ①小功率光伏电源产业化 功率范围:千瓦级、百瓦级 产业规模:总容量大于1兆瓦 系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上②独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化。功率范围: 10千瓦~100千瓦 系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上。③并网光伏发电技术研究和示范。兆瓦级并网光伏电站的前期研究 10千瓦并网光伏示范电站 100千瓦并网光伏电站用逆变器研制” 光伏电站运行及与电力系统相关技术研究。④高扬程光电水泵的研制 主要技术指标:扬程50~100米 太阳电池功率5千瓦~10千瓦。
这些是太阳能的作用,太阳能指的就是太阳能源,不包括阳光的其他作用
太阳能
好处:
1.普遍性。
太阳光照射的面积散布在地球大部分角落,仅差入射角不同而造成的光能有异,但至少不会被少数国家或地区垄断,造成无谓的能源危机。
2.永久性。
太阳的能量极其庞大,科学家计算出至少有六百万年的期限,对於人类而言,这样的时间可谓是无限。
3.无污染性。
现今使用最多的矿物能源,其滋生的问题不外是废物的处理,物体不灭,能源耗竭越多,产生污染也相对增加,太阳能则无危险性及污染性。在人类与自然和平共处的原则下,使用太阳能最不伤和气,且若设备使用得当,装置成后所需费用极少,而每年至少可生十的十七次方千瓦的电力。
煤炭、石油等矿物燃料产生的有害气体和废渣,而使用太阳能时不会带来污染,不会排放出任何对环境不良影响的物质,是一种清洁的能源。当然,大量使用太阳能之后,由於太阳能的充分利用,结果会使环境的温度稍微升高,但这种温升,不致对环境造成不良影响。
4.太阳能是人类可以利用的最丰富的能源。
据估计,在过去漫长的十一亿年当中,太阳只消耗了它本身能量的2%,今后数十亿年太阳也不会发生明显的变化,所以太阳可以作为人类永久性的能源,取之不尽、用之不竭。它给地面照射15分钟的能量,就足够全世界使用一年。
5.太阳能安全可性。
核能发电会有核泄漏的危险,一旦核泄漏了便会造成极大的生态危机,而太阳能绝对没有这种情况,是十分可靠的。
不利:
1.稳定性差。
太阳能受气候、昼夜的影响很大,到达极不恒定。因此必须有贮存装置,这不仅增加了技术上的困难,也使造价增加。目前虽然已经制成多种贮存系统,但总是不够理想,具体应用也有一定困难。
2.装置成本过高。
虽然到达整个地面太阳能非常巨大,但这种能量非常分散,作为能源,它的密度太低了。因此,太阳能的利用装置必须具有相当大的面积,才能收集到足够的功率。但是,面积大,造价就会高。只有当采集能量装置表面的单位造价相当便宜时,才能经济合算的使用这太阳能利用器。
3.有人针对太阳能的污染问题提出「目视污染」,意即庞大的太阳能收集器造成视觉上的污染,有此一说。
世界上一切能源都直接或间接来源与太阳!
比如世界上用的饿最多的能源,石油,他几千亿以前的植物埋进土里,经过高温演化而成的,这个高温就是见解利用了太阳的能.
在比如风力发电的风力,这是由于太阳的热量不可能平均分布到每个地方(比如阴天太阳的热能就少的多),然后由于温度差形成了风
在比如下雨后(下雨是由水吸热后蒸发到天上边成云在落下,间接使用了太阳能),一部分水被运到了高处(这是势能)
,这就是现在发电站最常用的方法.
又于能量守衡定理:能量即不会凭空消失,也不会凭空出现.
所以间接使用太阳能中间的能量损失是非常之大的,可以说被人类利用的只有很小一部分,而大部分则由于摩擦变成了热能消失在了空气中.后来人类为了直接利用太阳的能量发明了太阳能,这可以减少很多损失的能,但估计能被使用的能也只有70%到80%左右.
太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。但太阳能也有两个主要缺点:一是能流密度低;二是其强度受各种因素(季节、地点、气候等)的影响,不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。
太 阳 能 热 利 用
(一)太阳能集热器
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需 。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中,接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器.按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。另外还有一种真空集热器 一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。
(二)太阳能热水系统
早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能有强制循环用的水,以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种: (a)自然循环式 此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳幅射的加热,温度上升,造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差,因此引起浮力,此一热虹吸现像(thermosiphon),促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系,水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水,维护甚为简单,故已被广泛采用。 (b)强制循环式 热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时,控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀(check valve)以防止夜间水由收集器逆流,引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知(因来自水的流量可知),容易预测性能,亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下,其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处;,但因其必须利用水,故有水电力、维护(如漏水等)以及控制装置时动时停,容易损坏水等问题存在。因此,除大型热水系统或需要较高水温的情形,才选择强制循环式,一般大多用自然循环式热水器。
(三)、暖房
太阳能暖房系统(space-heateng)利用太阳能作房间冬天暖房之用,在许多寒冷地区已使用多年。因寒带地区冬季气温甚低,室内必须有暖气设备,若欲节省大量化石能源的消耗,设法应用太阳幅射热。大多数太阳能暖房使用热水系统,亦有使用热空气系统。太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统,及室内暖房风扇系统所组成,其过程乃太阳辐射热传导,经收集器内的工作流体将热能储存,在供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。当然亦可不用储热双置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计,或者将太阳能直接用于热电或光电方式发电,在加热房间,或透过冷暖房的热(heat pump)装置方式供作暖房使用。最常用的暖房系统为太阳能热水装置,其将热水通至储热装置之中(固体、液体或相变化的储热系统),然后利用风扇将室内或室外空气驱动至此储热装置中吸热,在把此热空气传送至室内;或利用另一种液体流至储热装置中吸热,当热流体流至室内,在利用风扇吹送被加热空气至室内,而达到暖房效果。
太 阳 能 电 池 的 开 发
太阳能电池是一种有效地稀收太阳能辐射并使之转化为电能的半导体电子器件.下面介绍北京太阳能光电研究中心对太阳能电池的研究情况.晶体硅高效太阳电池和多晶硅薄膜太阳电池的研究开发以及研究成果向产业化转化。
1.高效晶体硅太阳电池 光电中心高效晶体硅太阳电池研究开发项目有钝化发射区太阳电池(PESC)、埋栅太阳电池(BCSC)及多晶硅太阳电池。●钝化发射区太阳电池(PESC)光电中心研究钝化发射区太阳电池(PESC)的基本目的是探索影响电池效率的各种机制,为降低太阳电池成本提供理论和工艺依据,推动太阳电池理论的发展。实验中采用的材料为区熔(FZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,电阻率ρ=0.2~1.2Ωcm,厚度t=280-350μm,双面抛光。电池工艺包括正面倒金字塔织构化、前后表面钝化、制备选择性发射区、减反射表面、背场、前后金属接触等。目前电池达到的水平见表1。
表1 PESC电池的性能(测试条件AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 测试单位
656.1 37.4 0.806 19.79 4.04 北京市太阳能研究所
* VOC 开路电压,JSC 短路电流密度,FF 填充因子,η 转换效率,A 太阳电池面积(下同)
●埋栅太阳电池(BCSC)埋栅电池的制作工艺省去了复杂的多次光刻和蒸发电极步骤,减少了高温氧化次数,使整个电池制作工艺大大简化;埋栅不仅减小了电极阴影面积,还可减小欧姆接触电阻,是一种可实现产业化的高效电池技术。实验中使用的材料分别为:①区熔(FZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,厚度t=300-400μm;②直拉(CZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,厚度t=300―400μm;③太阳级(复拉)、p-型p〔100〕单晶硅,厚度t=300―400μm。电池的工艺包括表面织构化、钝化,制备选择性发射区、减反射表面、背表面场和金属化等。目前电池所达到的水平见表2。
表2 不同材料的BCSC电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
材料(刻槽) Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF(%) η(%) A(cm2) ρ(Ω.cm) 测试单位
FZ(激光) 663.8 35.6 80.58 18.6 25 0.2 A
FZ(机械) 621.9 37.0 80.02 18.47 4 0.5 B
CZ(激光) 622.9 35.2 79.27 17.22 25 0.8 B
太阳级 (激光) 624.1 35.4 75.44 16.59 25 0.4 B
* A:美国国家可再生能源实验室,
B:北京市太阳能研究所
●多晶硅太阳电池 在PESC电池和BCSC电池的基础上,光电中心开展了多晶硅太阳电池的研究,以适应我国未来多晶硅太阳电池发展的需要。实验中使用的材料为Bayer公司p-型多晶硅片,厚340μm,电池制作工艺过程包括吸杂、制备p-n结、钝化、形成背场和金属化等。实验制备的最好电池的特性见表3。 表3 PESC电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 测试单位
595.0 34.23 0.7129 14.53 1.0 北京市太阳能研究所
581.0 29.92 0.6787 11.8 10×10 (与北京有色金属研究总院合作项目)
2.多晶硅薄膜太阳电池
多晶硅薄膜太阳电池既具有体材料晶体硅电池性能稳定、工艺成熟和高效的优点,又有大幅度减少材料用量从而大幅度降低成本的潜力,因而成为目前光伏界的研究热点。光电中心采用快速热化学气相沉积(RTCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和a-Si/μc-Si迭层电池等不同工艺对多晶硅薄膜太阳电池进行了研究。RTCVD多晶硅薄膜以SiH2Cl2或SiCl4为原料气体在石英管反应室内沉积而成。研究工作初期,以重掺杂非活性硅为衬底,电池性能列于表4。图1 RTCVD多晶硅薄膜太阳电池的结构 PECVD多晶硅薄膜太阳电池的结构为:(Al/Ag)/ITO/p-a-Si:H/n-a-Si:H/n-poly-Si/n++非活性Si衬底(0.005Ωcm)/Ti-Pd-Ag。其中n型Poly-Si薄膜(~10μm)采用快速PECVD和固相晶化法制备。电池的性能列于表4。a-Si/μc-Si迭层电池(与中国科学院半导体研究所合作)结构为:玻璃/SnO2膜/p-i-n a-Si:H电池炖p-i-n μc-Si:H电池炖Al。电池的性能列于表4。
表4 多晶硅薄膜太阳电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 电池工艺
625.64 26.3 0.7357 12.11 1.0 RTCVD
455.0 21.18 0.6474 6.15 1.0 PECVD
1160 11.4 0.6740 8.91 0.126 RECVD(a-Si/pc-si)
3.太阳电池性能测试 中心已建立太阳电池和材料测试实验室,购置了必要设备。这些设备包括I-V测试系统,光谱响应测试系统,C-V测试系统,原子力显微镜,膜厚测试系统,保证了研究开发工作的需要。
太 阳 能 光 伏 技 术
(一)高效率低成本太阳电池研究与发展
1.背景 太阳能等新能源为世界2000年经济展望中最具决定性影响的五大技术领域之一,而太阳能光伏发电又是其中最受瞩目的项目之一。1994年,世界太阳能电池销售量已达64兆瓦,呈现飞速发展势态。我国太阳能电池销售已超过1.2兆瓦。累计用量约5兆瓦,其应用范围亦在不断扩大。近年来,市场销售量以20%的速度在递增,预计到2000年,我国太阳电池年用量将超过10兆瓦。目前晶体硅太阳电池组件已出现供不应求的短缺局面。为满足日益增长的市场需求,除已有企业要发挥现有生产潜力之外,还要积极研制开发多种高效、低成本的光伏电池,扩大我国太阳电池产业规模,提高技术经济效益。2.目标 提高效率,降低成本,扩大规模,推动我国光伏产业发展发展高效率、低成本多晶硅太阳电池技术,攻关与引进相结合,建立一条年生产能力为兆瓦级的生产线。提高单晶硅太阳电池组件的效率,降低生产成本,发挥现有生产能力,满足市场需求。 3.内容①兆瓦级多晶硅太阳电池组件生产线的建立主要技术经济指标: 组件效率13% 组件寿命20~25年②单晶硅太阳电池组件生产线的技术改造主要技术经济指标: 组件效率14~15% 组件寿命20~25年③高效率、低成本新型太阳电池的开发。
(二).太阳电池应用枝木研究及示范
1.背景 我国太阳电池应用领域在不断扩大,已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面,光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看,与工业发达国家相比仅有很大的差距,主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解以及系统应用仅限于独立运行,还没有并网运行和与建筑业结合。因此,有必要加强太阳电池应用技术研究和示范,推进产业化,拓宽应用领域和市场。
2.目标 通过本项目执行,实现如下目标:小型光电源产业化 100千瓦容量以下的独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化研究井网光伏发电技术,为大规模应用做好前期准备
3.内容 ①小功率光伏电源产业化 功率范围:千瓦级、百瓦级 产业规模:总容量大于1兆瓦 系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上②独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化。功率范围: 10千瓦~100千瓦 系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上。③并网光伏发电技术研究和示范。兆瓦级并网光伏电站的前期研究 10千瓦并网光伏示范电站 100千瓦并网光伏电站用逆变器研制” 光伏电站运行及与电力系统相关技术研究。④高扬程光电水泵的研制 主要技术指标:扬程50~100米 太阳电池功率5千瓦~10千瓦。
这些是太阳能的作用,太阳能指的就是太阳能源,不包括阳光的其他作用.
现在真的是太多了。像太阳能热水器,太阳能电池等;现在也有大规模的太阳能光伏电站,可以并网发电。