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  • 薄膜太阳能电池优缺点_薄膜太阳能电池的生产

      薄膜型太阳能电池由于使用材料较少,就每一模块的成本而言比起堆积型太阳能电池有着明显的减少,制造程序上所需的能量也较堆积型太阳能电池来的小,它同时也拥有整合型式的连接模块,如此一来便可省下了独立模块所需在固定和内部连接的成本。未来薄膜型太阳能电池将可能会取代现今一般常用硅太阳能电池,而成为市场主流。非晶硅太阳能电池与单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的最主要差异是材料的不同,单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的材料都疏,而非晶硅太阳能电池的材料则是SiH4,因为材料的不同而使非晶硅太阳能电池的构造与晶硅太阳能电池稍有不同。

      SiH4最大的优点为吸光效果及光导效果都很好,但其电气特性类似绝◇=△▲缘体,与硅的半导体特性相差甚远,因此最初认为SiH4是不适合的材料。但在1970年代科学家克服了这个问题,不久后美国的RCA制造出第一个非晶硅太阳能电池。虽然SiH4吸光效果及光导效果都很好,但由于其结▪▲□◁晶构造比多晶硅太阳能电池差,所以悬浮键的问题比多晶硅太阳能电池还严重,自由电子与电洞复合的速率非常快;此外SiH4的结晶构造不规则会阻碍电子与电洞的移动使得扩散范围变短。基于以上两个因素,因此当光照射在SiH4上产生电子电洞对后,必须尽快将电子与电•☆■▲洞分离,才能有效产生光电效应。所以非晶硅太阳能电池大多做得很薄,以减少自由电子与电洞复合。由于SiH4的吸光效果很好,虽然非晶硅太阳能电池做得很薄,仍然可以吸收大部分的光。

      非晶硅薄膜型太阳能电池的结构不同于一般硅太阳能电池,如图9所示,其主要可分为三层,上层为非常薄(约为0.008微米)且具有高掺杂浓度的P+;中间一层则是较厚(0.51微米)的纯质层(Intrinsic layer),但纯质层一般而言通常都不会是完全的纯质(Intri▪…□▷▷•nsic),而是掺杂浓度较低的n型材料;最下面一层则是较薄(0.02微米)的n。而这种p+-i-n的结构较传统p-n结构有较大的电场,使得纯质层中生成电子电洞对后能迅速被电场分离。而在P+上一层薄的氧化物膜为透明导电膜(Transparent Conducting Oxide:TCO),它可防止太阳光反射,以有效吸收太阳光,通常是使用二氧化硅(SnO2)。非晶硅太阳能电池最大的优点为成本低,而缺点则是效率低及光电转◇…=▲换效率随使用时间衰退的问题。因此非晶硅太阳能电池在小电力市场上被广泛◁☆●•○△使用,但在发电市场上则较不具竞争力。

      成本问题是太阳能技术广泛使用的最大阻碍。传统的硅晶太阳能电池需要复杂的、耗时的生产过程,这使得每一度电的成本大大提高。非硅薄膜太阳能电池生产方便因此更易冲破成本方面的阻碍。

      薄膜太阳能电池目前在生产方面取得的最大突破是在箔条状铜铟镓硒电池方面。纳米太阳能公司用类似于胶印的方法生产他们的太阳能电池,下面就让我们来看看他们是怎么做的吧。首先,大量的铝条在巨大的打印机中缓慢前进,就像打印报纸那样,铝条卷▽•●◆可以达到数米宽和数英里长,这使得产品◆▼能够用于不同的用途。其次,一台在露天下▼▼▽●▽●运转▪•★的打印机将半导体油墨薄层沉积到铝基体上。这是在玻璃态铜铟镓硒电池和碲化镉电池大批量生产中取得的一个巨大进步,原来的生产要求半导体在真空室内沉积,而现在可以在露天下进行,速度更快,成本更低。接着,另一▲★-●台印刷机沉积硫化镉和氧化锌薄层,其中氧化锌层是无反射的,这就确保了阳光能够到达半导体层。最后,铝箔条△▪▲□△被切成一片片的太阳能电池。像传统硅太阳能电池一样进行分类装配,在纳米太阳能公司的生产过程中也是有可能采用的,这意味着电池的▲●…△电学特性能够满足,并可以达到最高的面板效率分布和产额。而玻璃态铜铟镓硒电池不提供自装配分类单元,因为组成电池的面板并不能很好的符合电学特性,其能量产额与效率也大打折扣。

      用于半导体打印的打印机是易于使用和维护的。不仅如此,而且原料浪费得也非常少,这有助于提高整个生产过程的效率和降低太阳能板产电的成本。用传统的太阳能板生产一瓦特电需要三美元,传统观念☆△◆▲■认为,在将成本降低到1美元没瓦特之前太阳能技术不会有竞争力。纳米太阳能公司宣称他们的超高效生产方式和革命性的半导体油墨将会使太阳能产电的成本降低到仅仅30美分每瓦特。如果这是真的,那么太阳能就可以与煤炭竞争了。

      薄膜太阳能技术并不是科幻小说。纳米太阳能公司的产品已经拥有了广泛的客户群,包括全球各地的合作者和政府部门,薄膜太阳能电池的生产者们也非常忙碌。俄亥俄州的第一家太阳能机构与居威太阳能机构合作在德国的萨克森州建立了40兆瓦的碲化镉薄膜太阳能基地,于2009年竣工。本田公司正在活跃地进行综合铜铟镓硒薄膜太阳能电池的试验。

      如果太阳能薄膜电池能够将其潜能完全发挥出来,那么不难★△◁◁▽▼想象,在不远的将来,太阳能将会像阳光一样无所不在。在城市建筑中,薄膜太阳能电池将覆盖屋顶和房子的正面,在新建房屋中,它们将作为屋顶纸板被整体安装。此外,它们还能为新一代的太阳能汽车和卡车供能。

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