薄膜太陽(yáng)能電池，你了解多少？

2017-10-25 16:30:23 新能源前線　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

　近幾年來(lái)，太陽(yáng)能電池越來(lái)越受到科研人員的重視，發(fā)展迅速，前景光明。除了傳統(tǒng)的晶體硅用于太陽(yáng)能電池的制備中，現(xiàn)在薄膜太陽(yáng)能電池板也發(fā)展得如火如荼，那么薄膜太陽(yáng)能電池有哪些？它們的性能如何？跟著小編

　　隨著基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展，太陽(yáng)能電池板的性能也有了很大的提高。薄膜太陽(yáng)能電池板正逐漸成為主流。相比于傳統(tǒng)的硅材料太陽(yáng)能電池板，它具有更好的柔韌性，拓寬了太陽(yáng)能電池的應(yīng)用領(lǐng)域，能夠和你家的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)縫連接！

　　傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板和薄膜電池板的不同

　　二者之間最明顯的區(qū)別在于厚度，導(dǎo)致了傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板和薄膜太陽(yáng)能電池在太陽(yáng)能捕獲效率上存在差異，其原因在于材料的不同，薄膜太陽(yáng)能電池采用了不同的化合物。

　　傳統(tǒng)的太陽(yáng)能板用的是晶體硅（C-Si），這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展多年，比較成熟可靠。值得注意的是，雖然C-Si具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率，但是實(shí)際吸光效率較差，這就意味著太陽(yáng)能板必須足夠厚，才能提高實(shí)際效率。

　　與此不同的是，薄膜技術(shù)可以“混搭”多種元素，比傳統(tǒng)太陽(yáng)能板薄350倍左右，通過(guò)在玻璃、金屬、塑料等材料表面鍍膜或者沉積就可以制備太陽(yáng)能電池面板。這樣，不同類型的材料對(duì)光能可以充分利用，提高效率。

　　薄膜太陽(yáng)能電池的類型

　　現(xiàn)在，薄膜太陽(yáng)能電池要達(dá)到兩個(gè)目標(biāo)：一是要具有足夠的柔韌性，能夠在大型建筑材料表面附著，二是要實(shí)現(xiàn)和傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池一樣的效率，甚至更高。不同的制備技術(shù)所得的薄膜太陽(yáng)能板和傳統(tǒng)的太陽(yáng)能板相比，具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。通常對(duì)薄膜太陽(yáng)能板的命名來(lái)自于半導(dǎo)體材料的類型。

　　1.不定形硅（a-Si）

圖1.a-Si光伏電池結(jié)構(gòu)

　　不定形硅是最早的也是最成熟的用于制作薄膜太陽(yáng)能電池。這可能是因?yàn)榫w硅早已用在傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池上，人們對(duì)硅電子的性質(zhì)的了解比較透徹。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　與晶體硅不同，無(wú)定形硅具有較高的太陽(yáng)能吸收率使其做成薄膜結(jié)構(gòu)成為可能，也有效地降低了成本。由于其原料充足、無(wú)毒、物美價(jià)廉的特點(diǎn)，無(wú)定形硅迅速成為第一薄膜法，進(jìn)軍主流。

　　缺點(diǎn)：

　　由于其轉(zhuǎn)換效率較低，所以大多數(shù)只出現(xiàn)在小規(guī)模、柔性較好的電子產(chǎn)品中。

　　2.碲化鎘（CdTe）

　　圖2.CdTe光伏電池結(jié)構(gòu)

　　基于CdTe的太陽(yáng)能電池是第二受歡迎的光伏技術(shù)，轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定在5%左右，制造過(guò)程簡(jiǎn)單、迅速?？梢院凸杌牧舷噫敲?，轉(zhuǎn)換效率的提高，也促進(jìn)了它的應(yīng)用。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　CdTe比硅基太陽(yáng)能電池便宜，更值得注意的是，它具有最小的碳排放以及投資回收期。盡管CdTe以及其他薄膜材料，在效率方面仍然落后于傳統(tǒng)的c-Si面板。但是，差距在不斷縮小，2015年，一家叫做First Solar的公司做的CdTe太陽(yáng)能面板效率能夠達(dá)到平均商業(yè)效率——16.1%。

　　缺點(diǎn)：

　　CdTe的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是要用“非常的”材料來(lái)制造，鎘是一種劇毒物質(zhì)，能夠像汞一樣在食物鏈中積累，這就有悖于環(huán)境友好、安全無(wú)毒的理念。

　　許多機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室都在尋找環(huán)境友好、轉(zhuǎn)換效率高的替代物，太陽(yáng)能廠商也在探索回收和循環(huán)利用含鎘材料的方法以解決環(huán)境問(wèn)題。

　　3.銅銦鎵硒（CIGS）

圖3.CIGS光伏電池結(jié)構(gòu)

　　這種太陽(yáng)能電池是另一種受歡迎的半導(dǎo)體類型。制備CIGS的技術(shù)在歐洲和日本越來(lái)越受到重視，而且世界各地的生產(chǎn)商們使用這種技術(shù)來(lái)充分發(fā)掘環(huán)境友好型材料的轉(zhuǎn)換效率的潛力。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　CIGS的優(yōu)點(diǎn)在于它是一種環(huán)境友好型材料，有利于生產(chǎn)商追求長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，這種材料做成的太陽(yáng)能電池相比于其他薄膜材料，具有較高的潛在效率，也有很大的熱阻。由于其不易分解，在一些使用壽命要求較高的設(shè)備中應(yīng)用潛力很大。

　　缺點(diǎn)：

　　CIGS技術(shù)尚未超過(guò)傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能板，但它近年來(lái)，轉(zhuǎn)化效率也有明顯提升。雖然基于實(shí)驗(yàn)室合成的效率超過(guò)20%，但在實(shí)際應(yīng)用中效率還達(dá)不到實(shí)驗(yàn)值的一半。

　　4.新的銅鋅錫硫方法（CZTS）

圖4.CZTS光伏電池結(jié)構(gòu)

　　在尋找既環(huán)境友好又原料豐富的太陽(yáng)能電池材料的路上，CZTS被科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)。CZTS和CIGS在性能和制備方法上很類似，但其效率更低。

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　CZTS是由地球上儲(chǔ)量豐富的銅、鋅、錫、和硫硒化物所組成。這意味著這種化合物既環(huán)保又便宜。但CdTe和CIGS中的碲和銦在地球中含量卻很稀少。

　　缺點(diǎn)：

　　CZTS現(xiàn)在仍處在發(fā)展的早期階段，為了達(dá)到商業(yè)化，提出了較高的效率要求，現(xiàn)在所能達(dá)到的轉(zhuǎn)化效率在7.6%左右。只有效率至少達(dá)到20%，才能成為同類太陽(yáng)能電池的佼佼者。

　　總結(jié)：

相信這篇文章的整理有助于闡明什么是薄膜太陽(yáng)能電池板，以及它們進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的優(yōu)缺點(diǎn)。隨著這些技術(shù)的成熟，它們一定會(huì)成為極具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。對(duì)于太陽(yáng)能的利用，現(xiàn)在已經(jīng)有其他替代工藝及方法。比如，太陽(yáng)能屋頂瓦片，既可以美化你的家，又可以節(jié)省能源開(kāi)支。讓我們期待一下，太陽(yáng)能電池接下來(lái)又會(huì)有怎樣的發(fā)展以及創(chuàng)新吧！

責(zé)任編輯：lixin

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