Лучший глобальный ведущий производитель солнечного света & Поставщик солнечных уличных фонарей и солнечных прожектора.

Информационный центр

Характеристики и классификация уличных-световых-солнечных элементов

2021-08-09 14:30:13

Характеристики уличного света солнечных элементов

Производство солнечной фотоэлектрической энергии имеет много преимуществ, которые очень необходимы в будущей энергии. ① Он не ограничен регионом и может генерировать электричество при солнечном свете; ② Процесс выработки электроэнергии-это простой физический процесс, без каких-либо отходящих газов и отходов, и в основном не оказывает воздействия на окружающую среду; ③ Статическая работа солнечных элементов, отсутствие ходовых частей, отсутствие износа, Высокая надежность и отсутствие шума; ④ генерирующая мощность определяется солнечным элементом и может быть собрана в любой размер в соответствии с требуемой мощностью; ⑤ Его не только легко использовать в качестве независимого источника энергии, но и соединить с другими источниками питания; ⑥ длительный срок службы (До более чем 20 лет); «Солнечный элемент» обладает такими преимуществами, как легкий, стабильная производительность и высокая чувствительность; «Срок службы Солнца» достигает 6 миллиардов лет, поэтому производство солнечной энергии является относительно неограниченным. Это общая энергетическая технология, которая может использоваться во многих больших или малых полях, может использоваться в любом месте с солнечным светом, может быть установлена на поверхности любого объекта, а также может быть интегрирована в структуру здания. Легко реализовать беспилотную и полную автоматизацию. Из-за этих характеристик солнечные элементы широко используются в космических технологиях в различных странах. Возобновляемая энергия-это в основном биоэнергия, а солнечная энергия составляет небольшую долю. Однако к 2050 году доля традиционной энергии и ядерной энергии снизится до 47%, а доля возобновляемой энергии вырастет до 53%. Среди возобновляемых источников энергии первое место займет солнечная энергия (в том числе солнечная тепловая утилизация и солнечная энергетика), составляющая 29% от общего объема энергии. В частности, одна только генерация солнечной энергии составляет 25% от общего объема энергии.

Характеристики и классификация уличных-световых-солнечных элементов 1

Классификация солнечных световых элементов

Во всем процессе развития солнечных элементов люди разработали клетки с различными структурами и материалами. С точки зрения структуры, он в основном включает в себя однородную батарею PN-соединения, батарею Schottky (MS), батарею MIS, батарею MINP и гетеропереходную батарею, среди которых однородная батарея PN-перехода играет ведущую роль от начала до конца; С точки зрения материалов, в основном кремниевые солнечные элементы, Многосоставные тонкопленочные солнечные элементы, органические полупроводниковые тонкопленочные солнечные элементы, нанокристаллические химические солнечные элементы и т. Д.; С точки зрения характеристик формы материала его можно разделить на сыпучие материалы и тонкопленочные материалы.

Кристаллический кремниевый солнечный элемент для наружного освещения

Кристаллические кремниевые солнечные элементы делятся на монокристаллические кремниевые солнечные элементы и поликристаллические кремниевые солнечные элементы.

Монокристаллический кремниевый солнечный элемент-это солнечный элемент с самой высокой эффективностью преобразования и самой зрелой технологией. Это связано с тем, что материал монокристаллического кремния и связанная с ним технология обработки являются зрелыми и стабильными, структура монокристаллического кремния однородна, содержание примесей и дефектов невелико, а эффективность преобразования батареи высока. Чтобы обеспечить низкое контактное сопротивление, площадь поверхности батареи требует сильного допинга, а высокая концентрация примесей повысит скорость рекомбинации миноритарных носителей в этой области и сделает жизнь миноритарных носителей этого слоя очень низкой, поэтому его называют "мертвый слой". Эта область является самой сильной областью поглощения света. Фиолетовый и синий свет в основном поглощается здесь. Обычно толщина N   Слой разбавителя солнечного элемента составляет 0,1 ~ 0, 2 мкм. То есть используется технология «мелкого соединения», и концентрация фосфора на поверхности контролируется ниже предельного значения растворимости твердого вещества. Таким образом, солнечный элемент может преодолеть влияние «мертвого слоя» и улучшить реакцию синего фиолетового света и эффективность преобразования элемента. Этот вид клетки называется «фиолетовая клетка».

Кроме того, между подложкой батареи и нижним электродом устанавливается градиент концентрации одной и той же примеси для подготовки p P   Или N-N   Высоконизкое соединение для формирования обратного электрического поля, которое может улучшить эффективный сбор носителей, улучшить длинноволновой отклик солнечных элементов и улучшить ток короткого замыкания и напряжение разомкнутой цепи. Эта ячейка называется «батарея обратного поля». В 1980-х годах зеленая группа разработала «рифленую батарею», интегрировав вышеуказанные технологии. По сравнению с методом печати эффективность батареи улучшена на 10% ~ 15%. С 1980-х годов была разработана технология пассивации поверхности. Из тонкого оксидного слоя ( <10 нм) батареи PESC до толстого оксидного слоя (около 110 м) батареи perc и Perl, технология поверхностной пассивации термического окисления может снизить поверхностную плотность состояний до 10 10   /См ²Ниже скорость рекомбинации поверхности снижается до менее 100 см/с. Использование различных технологий улучшило эффективность преобразования монокристаллических кремниевых элементов до 24,7%, и эксперты прогнозируют, что конечная эффективность монокристаллических кремниевых элементов составляет 29%. Чтобы снизить стоимость батареи, одновременно повышая эффективность преобразования, люди изучают возможность уменьшения толщины батареи, то есть достижения тонкого листа.

Поликристаллические кремниевые солнечные элементы обычно используют поликристаллические кремниевые материалы, специально изготовленные для использования солнечных элементов. В настоящее время наиболее широко используемым методом изготовления поликремния является метод литья, также известный как метод литья. Поликристаллические кремниевые солнечные элементы обычно используют низкосортный полупроводниковый поликристаллический кремний, и большинство поликристаллических кремниевых чипов вырезаны из контролируемых или литых кремниевых слитков. Поликристаллический кремниевый слиток изготовлен из дефектного кремния, отходов вторичного монокристалла и металлургического кремниевого порошка в полупроводниковой промышленности. В настоящее время, с взрывным развитием производства солнечных элементов, вышеуказанное сырье больше не может удовлетворить потребности индустрии солнечных элементов. Сейчас формируется производственная отрасль с поликремниевыми солнечными элементами в качестве мишени, о которой будет рассказано позже.

Чтобы уменьшить потери резки кремниевых пластин, поликристаллическая кремниевая пластина, необходимая для солнечных элементов, готовится непосредственно из расплавленного кремния. Ячейки, приготовленные этим методом, обычно называют кремнием с кремниевыми ячейками. Существует два метода получения кремния: один называется EFG «методом подачи пленки с фиксированными краями», который заключается в выращивании октаэдрических поликремниевых трубок в промышленных приложениях, а затем разрезании каждой стороны на кремниевые пластины; Другой называется «методом перепонной кристаллизации», который используется вечнозеленой солнечной батареей. Метод состоит в том, чтобы ограничить расплавленный кремний мелким углеродным стержнем и вытащить его из расплавленного бассейна. Кремниевая жидкость, ограниченная в двух тонких стержнях, охлаждается и затвердевает с образованием кремниевой ленты. По сравнению с монокристаллическими кремниевыми солнечными элементами поликристаллические кремниевые солнечные элементы имеют более низкую стоимость, а эффективность преобразования близка к монокристаллическим кремниевым солнечным элементам. Поэтому в последние годы быстро развивались высокоэффективные элементы из поликристаллического кремния, среди которых технические элементы Geogia, элементы UNSW, элементы Kyocera и т. Д. Среди солнечных элементов, произведенных в последние годы, поликристаллические кремниевые солнечные элементы составляют на 52% больше, чем монокристаллический кремний. Это один из основных продуктов солнечных элементов. Однако, по сравнению с существующими ценами на энергию, кристаллические кремниевые солнечные элементы не могут быть широко коммерциализированы, поскольку стоимость производства электроэнергии все еще слишком высока.

Тонкопленочный солнечный световой элемент

Тонкопленочные солнечные элементы можно разделить на следующие категории в соответствии с материалами для подготовки солнечных элементов.

(1) Многокомпонентная составная тонкопленочная солнечная световая ячейка

Медь индия селен:  CuInse Для   Имеет запрещенную полосу 1,53ев и считается идеальным фотоэлектрическим материалом. Он может образовывать p-тип и n-тип с высокой проводимостью только за счет внесения собственных дефектов, что снижает требования ячейки к размеру зерна, содержанию примесей и дефектам, а эффективность клетки достигла 15,4%. Зазор полосы можно увеличить, добавив соответствующее количество GA, A1 или s, которые можно использовать для изготовления высокоэффективных однопереходных или многослойных батарей.  CulnSe Для Является тройным I Ⅲ-  С Для   Составной полупроводник. Это полупроводниковый материал с прямой запрещенной зоной со скоростью поглощения 105/см. Электронное сродство CulnSe Для Составляет 4,58ev, что сильно отличается от CD (4,50ev) (0,08 эВ), из-за чего образованный ими гетеропереход не имеет пика зоны проводимости и уменьшает потенциальный барьер фотогенерированных носителей.  CulnSe Для   Процесс роста пленки: метод вакуумного испарения, метод обработки селеном пленки из cu-1n сплава (включая метод электроосаждения и метод химического термического восстановления), метод газофазного переноса в замкнутом пространстве (CCVT), метод пиролиза распылением, метод радиочастотного излучения, И т. д. CIS солнечный элемент-это фотоэлектрическое устройство, состоящее из многослойных тонких пленок, нанесенных на стекло или другие дешевые подложки. Его структура: light & rarr; металлический сетчатый электрод/антиотражающая пленка/оконный слой (ZnO) /переходный слой (CDS) /светопоглощающий слой (CLS) /металлический задний электрод (MO) /подложка.

Теллурид кадмия: CdTe имеет прямую запрещенку 1,5ев, его спектральный отклик очень соответствует солнечному спектру и имеет высокий коэффициент поглощения в видимой полосе, толщина 1 мкм может поглощать 90% видимого света. CdTe-это соединение, содержащее не так много. Поскольку пленка CdTe имеет прямую структуру запрещенной зоны, а ее оптический коэффициент поглощения очень велик, потребность в длине диффузии материала уменьшается. Тонкопленочный полупроводниковый материал с CdTe в качестве поглотителя образует солнечный элемент с гетеропереходом с компакт-дисками оконного слоя. Его структура: light & rarr; антиотражающая пленка (MgF Для )/Стеклянная подложка/прозрачный электрод (SnO Для : F) /оконный слой (CDS) /поглощающий слой (CdTe) /омический контактный переходный слой/металлический задний электрод. Методы подготовки включают сублимацию, MOCVD, CVD, электроосаждение, трафаретную печать, испарение в вакууме и эпитаксию атомного слоя. Тонкопленочные солнечные элементы CdTe с эффективностью преобразования более 10% были изготовлены различными методами. Среди них эффективность батареи, отложенной с переходом CdS/CdTe, составляет 16,5%.

Арсенид галлия: материал батареи имеет умеренную запрещенную полосу и более сильную радиационную стойкость и высокую температуру, чем кремний. Солнечные элементы могут получить более высокую эффективность. Максимальная эффективность в лаборатории достигла более 24%, а эффективность обычных аэрокосмических солнечных элементов также составляет от 18% до 19,5%. Эффективность однопереходных клеток, выращенных на одном субстрате, составляет 36% от теоретической эффективности GaInP. Для   /Каскадные клетки GaAs. Ламинированные солнечные элементы площадью 4 м ²И эффективность преобразования 30,28% были изготовлены в лаборатории. В настоящее время солнечные элементы GaAs в основном получают с помощью технологии жидкофазного эпитаксии или металлического органического химического осаждения из паровой фазы, поэтому стоимость высока, а производительность ограничена. Снижение стоимости и повышение эффективности производства стали в центре внимания исследований. В настоящее время солнечные элементы GaAs в основном используются в космических аппаратах.

(2) Органический полупроводниковый тонкопленочный солнечный световой элемент

Органические полупроводники обладают многими особыми свойствами и могут использоваться для производства многих тонкопленочных полупроводниковых устройств, таких как полевые транзисторы, электрооптические модуляторы с эффектом поля, светоизлучающие диоды, фотоэлектрические устройства и так далее. Органические полупроводники поглощают фотоны для создания электронных дырочных пар с энергией связи 0,2 ~ 1,0ев, что является границей между полупроводниковыми материалами p-типа и полупроводниковыми материалами n-типа. Диссоциация электронных дырочных пар приводит к эффективному разделению зарядов и образует то, что обычно известно как солнечные элементы с гетеропереходом. Органические полупроводники, используемые в фотоэлектрических устройствах, примерно делятся на молекулярные органические полупроводники и полимерные органические полупроводники. Позже появились двухслойные органические полупроводниковые гетеропереходные солнечные элементы. Органические полупроводники можно разделить на растворимые, нерастворимые и жидкие кристаллы в соответствии с их химическими свойствами; Иногда его также делят на красители, пигменты и полимеры в зависимости от мономеров. Для легирования органических полупроводников могут быть введены другие молекулы и атомы или они могут быть окислены электрохимическим методом. Примеси, которые могут сделать его P-типа, включают Cl Для , Br Для , Я Для , Нет Для , Tcnqcn-ppv и т. Д.; Допинг щелочного металла может сделать его n-типа.

(3) сенсибилизированный краситель нано тонкопленочный солнечный световой элемент

Нано-тонкопленочная батарея с сенсибилизированным красителем-это батарея, изобретенная доктором Мишелем Гретцелем из Швейцарского федерального технологического института. Нано-химические солнечные элементы (сокращенно NPC-элементы) образуются путем модификации и сборки полупроводникового материала с узкой запрещенной зоной на другой полупроводниковый материал с большим энергетическим зазором. Полупроводниковый материал с узкой запрещенной зоной использует сенсибилизированные красители из переходного металла Ru и органических соединений. Полупроводниковый материал с большим энергетическим зазором представляет собой nano multi product TiO Для   И сделаны в электроды. Кроме того, клетки NPC также выбирают соответствующие окислительно-восстановительные электролиты. Принцип работы нано поликристаллического TiO Для : Молекулы красителя поглощают солнечную энергию и переходят в возбужденное состояние. Взволнованные состояния нестабильны. Электроны быстро впрыскиваются в соседний TiO Для   Полоса проводимости. Электроны, потерянные в красителе, быстро компенсируются из электролита. Электроны, входящие в TiO Для   В конце концов, полоса проводимости входит в проводящую пленку, а затем генерирует фототоок через внешнюю цепь. Это новый тип ячейки с пористой пленкой из нанокиси титана, сенсибилизированной светочувствительными красителями, что значительно повышает эффективность фотоэлектрохимических клеток. Эта ячейка имеет стабильную эффективность на открытом воздухе. В 1998 году эффективность клеток малой площади Швейцарской федеральной академии наук составляла 12%. В некоторых странах были проведены пилотные испытания. Конкретная эффективность батареи составляет 30 см Германии INAP ×6% на 30 см; 10 см австралийской ×20 см составляет 5%. Китайский исследовательский проект нанотитых тонких пленочных солнечных элементов с большой площадью, сенсибилизированный красителем, с Институтом физики плазмы Китайской академии наук в качестве основного предприятия построил небольшую демонстрационную электростанцию в масштабе 500 Вт. сделать Китай лидером в мире в некоторых аспектах этой области исследований.

Аморфный кремний-самая ранняя коммерческая тонкопленочная батарея. Типичный аморфный кремний (   Α -Si) солнечные элементы осаждают прозрачную проводящую пленку (TCO) на стеклянной подложке, а три слоя P-типа, I-типа и N-типа осаждаются плазменной реакцией   Α -Si, а затем испарите металлический электрод Al / Ti на нем. От слоя стекла падает свет, и ток батареи выходит через прозрачную проводящую пленку и металлический электрод Al / Ti. Его структура-стекло/TCO/p-I-N / Al / Ti, и подложка также может использовать пластиковую пленку, лист из нержавеющей стали и т. Д. После того, как большое количество водорода (10%) вводится в аморфный кремний, запрещенная зазор увеличивается с 1,1 до 1,7 эВ, что имеет сильное поглощение света. Кроме того, толстый «собственный слой» добавляется между более тонким слоем p и слоем N, чтобы сформировать структуру p1n. Слой с меньшими примесными дефектами используется в качестве основного поглощающего слоя для формирования электрического поля в области генерации фотогенерированных носителей, что усиливает эффект сбора носителей. Чтобы уменьшить потери, вызванные большим поперечным сопротивлением верхнего тонкого легированного слоя, верхний электрод батареи принимает прозрачную проводящую пленку. Кроме того, на прозрачной проводящей пленке подготавливается улучшенная текстура светопропускания. В настоящее время наиболее используемыми прозрачными проводящими материалами являются SnO Для   И ITO (смесь In Для O В   И SnO Для ), А Zao (оксид цинка, легированный алюминием) считается новым превосходным прозрачным проводящим материалом. Из-за широкого распределения энергии солнечного света полупроводниковые материалы могут поглощать фотоны только с энергией, превышающей ее значение энергетического зазора, а оставшиеся фотоны будут преобразованы в тепловую энергию, но не могут быть переданы нагрузке через фотогенерированные носители для преобразования в эффективную электрическая энергия. Поэтому для однопереходных солнечных элементов, даже если они изготовлены из материалов продукта, теоретический предел эффективности преобразования составляет всего около 29%. В прошлом нестандартные кремниевые элементы были в основном в форме однопереходных ячеек. Позже были разработаны уложенные друг на друга ячейки с двойными переходами, которые могут более эффективно собирать фотогенерированные носители. BP solar использует сплав SiGe в качестве материала нижней батареи. Поскольку запрещенная зазора сплава SiGe узкая, она усиливает спектральный отклик батареи как материала нижней батареи. Beckert использует аморфный кремний с разным содержанием Ge для создания трехраспределительной батареи с двумя нижними батареями, создавая максимальную стабильную эффективность модуля аморфных кремниевых батарей в 6,3%. Среди тонкопленочных солнечных элементов нестандартные кремниевые элементы были впервые коммерциализированы и использованы Sanyo Electric Company в 1980 году.   Α -Si Карманный калькулятор, изготовленный из солнечных элементов Si, был индустриализирован в 1981 году, Α -Si Годовой объем продаж элементов Si когда-то составлял 40% мирового объема продаж фотоэлектрической энергии. С постоянным улучшением производительности и стоимости нестандартных кремниевых элементов, области их применения также расширяются, от калькуляторов до различных потребительских товаров и других областей, таких как солнечные радиостанции, уличные фонари, микроволновые релейные станции, светофорные сигнальные лампы, метеорологический мониторинг, фотоэлектрические водяные насосы, домашнее независимое электропитание, Электрогенерация, подключенная к сети, и т. д. Эта часть будет подробно обсуждаться в следующих главах.

(5) Поликристаллический кремний тонкопленочный солнечный световой элемент

Исследовательская работа поликристаллической кремниевой тонкопленочной батареи началась в 1970-х годах, что было раньше, чем у тонкопленочной батареи из аморфного кремния. Однако в то время люди в основном сосредоточились на тонкопленочной батарее из аморфного кремния. После того, как исследовательская работа тонкопленочной батареи из аморфного кремния столкнулась с трудными проблемами, люди, естественно, начали обращать внимание на поликристаллический кремниевый тонкопленочный аккумулятор. Поскольку в тонкопленочных элементах из поликристаллического кремния используется гораздо меньше кремниевых материалов, чем в монокристаллических кремниевых элементах, нет проблемы фотозатухания тонкопленочных элементов из аморфного кремния, и их можно приготовить на дешевых подложках. Ожидаемая стоимость намного ниже, чем у монокристаллических кремниевых элементов. Люди надеются снизить стоимость модулей солнечных батарей примерно до 1 доллара за Вт. Поликристаллическая кремниевая тонкопленочная батарея также может использоваться в качестве нижней батареи из аморфного кремния серии переходных батарей, что может улучшить спектральный отклик и срок службы батареи. Поэтому он быстро развивался с 1987 года. Теперь фотоэлектрические характеристики поликристаллической кремниевой тонкопленочной батареи стабильны, а максимальная лабораторная эффективность компании Astropower достигла 16%. В настоящее время тонкопленочные элементы из поликристаллического кремния получают путем химического осаждения из паровой фазы, включая химическое осаждение из паровой фазы низкого давления (LPCVD) и химическое осаждение из паровой фазы с плазмой (PECVD). Кроме того,Жидкофазная эпитаксия (LPE) и напыление также могут использоваться для приготовления тонкопленочных элементов из поликристаллического кремния. Технология роста LPE широко используется в высококачественных и сложных полупроводниковых гетероструктурах, таких как GaAs, AlGaAs, SiGe и SiGe. Его принцип заключается в снижении температуры и осаждении кремниевых пленок путем плавления кремния в матрице. Эффективность батареи, подготовленная Astro power с PE, может достигать 12,2%. Чэнь Чжелян из китайского центра фотоэлектрических технологий использовал жидкофазную эпитаксию для выращивания кремниевых зерен на кремниевых пластинах металлургического класса и разработал новый солнечный элемент, аналогичный тонкопленочным кристаллическим кремниевым солнечным элементам, называемым солнечными элементами «кремниевого зерна».

В настоящее время так называемый центр исследований солнечных элементов третьего поколения Университета Нового Южного Уэльса, возглавляемый профессором Мартином Грином, активно проводит теоретические исследования и научные эксперименты по сверхвысокой эффективности ( >50%) солнечных элементов с упором на то, как полностью собрать носители из валентной зоны, переходящей в зону высокой проводимости. В настоящее время изученные и протестированные батареи в основном включают сверхрешетчатые элементы, элементы «горячего носителя», новые «ламинированные» элементы и «тепловые фотоэлектрические» элементы.

recommended for you
нет данных

Xingshen технологии Лтд

Наша миссия к клиентам:
Охрана окружающей среды, Интеллектуальное производство.
нет данных
Свяжитесь с нами

Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Service@lumussolem.com

Контактное лицо: Dora

Мобильный телефон: 86 138 7381 4717

Добавить: Dongcheng Building, Lanzhu East Road, район Пиншань, Шэньчжэнь, Гуандун

Авторское право©2022 LumusSolem Все права защищены | Sitemap
онлайн чат
contact customer service
messenger
wechat
skype
whatsapp
Отмена