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      太陽能電池及材料研究

      2020-11-26 13:24:05劉偉
      商品與質(zhì)量 2020年49期
      關(guān)鍵詞:非晶硅單晶硅材質(zhì)

      劉偉

      吉林省柳河縣工業(yè)和信息化局 吉林柳河 135300

      太陽能資源是一種可再生能源,相對于其他能源來說,太陽能的使用較為豐富,并且使用過程中并不會對環(huán)境造成污染,屬于一種清潔能源。這種能源的使用是將太陽光予以轉(zhuǎn)化,形成電能,這種能源的使用發(fā)展速度較快,并且具有較強(qiáng)的活力。針對太陽能電池的類型予以研制和開發(fā),是現(xiàn)階段符合社會趨勢的內(nèi)容,并且太陽能資源的使用具有較為顯著的優(yōu)勢,其與風(fēng)能、水能等資源相比,對未來的電力供應(yīng)具有關(guān)鍵性的作用。針對太陽能資源的制作使用的電池材料較為多樣,對不同的材料性質(zhì)進(jìn)行分析,使用最佳效率的材質(zhì),以此降低換進(jìn)污染,促進(jìn)工業(yè)化生產(chǎn)。

      1 關(guān)于硅系太陽能電池分析

      1.1 關(guān)于單晶硅太陽能電池分析

      在這一系列的太陽能電池中,使用單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率較高,并且使用的技術(shù)也較為成熟[1]。其中高性能單晶硅電池使用具有一定限定條件其需要在高質(zhì)量的材料以及相對較為成熟的加工處理工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行制作。現(xiàn)階段,針對單晶硅制作的電池工藝技術(shù)逐漸成熟,并且在實(shí)際制作過程中,主要采用表面織構(gòu)化,以及發(fā)射區(qū)鈍化等技術(shù),主要開發(fā)的電池種類有平面單晶硅電池等。針對這一材質(zhì)的是由優(yōu)勢為轉(zhuǎn)化效率較高,并且對這一部分予以提升的主要方式為針對單晶硅表面的微結(jié)構(gòu)處理,進(jìn)行分區(qū)摻雜工藝。針對這一部分的研究,德國針對太陽能系統(tǒng)研究中保持著較為先進(jìn)的技術(shù),并且研究中使用光刻照相技術(shù),實(shí)現(xiàn)電池表面的織構(gòu)化,形成倒金字塔結(jié)構(gòu),并且在其表面將氧化物的鈍化層以及兩層減反射涂層予以結(jié)合[2]。

      單晶硅電池的轉(zhuǎn)化效率在多樣化的電池種類中,是具有顯著優(yōu)勢的,并且在現(xiàn)階段的大規(guī)模使用過程中,占據(jù)著重要位置。但是其具體使用過程中,單晶硅材料價(jià)格以及具體工藝較為繁瑣,因此其價(jià)格較高,對這一材料的成本予以降低是較為困難的。目前,出于節(jié)省高質(zhì)量材料的目的,對單晶硅電池產(chǎn)品進(jìn)行替代,以此太陽能資源的有效應(yīng)用是十分重要的。

      1.2 關(guān)于多晶硅太陽能電池分析

      一般情況下使用的晶體硅太陽能電池的厚度控制在350-450um,主要是由高質(zhì)量的硅片予以制成,這種材質(zhì)的使用是通過提拉或者是澆鑄之后進(jìn)行切割而成,這種方式對于硅材料的消耗更加嚴(yán)重,因此出于節(jié)省材料的目的,使用多晶硅薄膜,這種材質(zhì)其晶粒較小,并且最開始并不能制作成具有價(jià)值的太陽能電池。針對這一情況,相關(guān)人員進(jìn)行更加深入的研究,現(xiàn)階段,進(jìn)行多晶硅薄膜的制備主要是使用化學(xué)氣相沉淀法,對這一工藝進(jìn)行更加有效的利用,以此制備多晶硅薄膜電池。

      這種材質(zhì)的電池,使用的硅材料較單晶硅數(shù)量要少,并且沒有無效衰退的為題出現(xiàn),可以使用更加廉價(jià)的成本材料,因此,制作成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單晶硅,并且制作效率要高于單晶硅[3]。因此,針對多晶硅薄膜太陽能電池的發(fā)展,其在太陽能市場中會逐漸占據(jù)重要位置,發(fā)展前景較為可觀。

      1.3 關(guān)于非晶硅薄膜電池分析

      針對太陽能電池的開發(fā),其中較為關(guān)鍵的部分是對轉(zhuǎn)換效率予以提高以及降低制作成本。使用非晶硅薄膜太陽能電池,其制作成本較低,因此,相比于其他材質(zhì)來說,可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),逐漸受到人們的重視,并且發(fā)展較為迅速。針對非晶硅材質(zhì)的研究在上世紀(jì)已經(jīng)開始,目前,已經(jīng)有一部分公司制作非晶硅薄膜電池。這種材質(zhì)作為太陽能的材料之一,其使用優(yōu)勢較為顯著,并且其具有光學(xué)間隙,因此材料本身會對太陽輻射光譜的長波區(qū)域并不清晰,對其轉(zhuǎn)換效率予以限制[4]。這種情況影響下,本身的光電效率會伴隨著光照時(shí)間延長逐漸衰退,也就是所謂的光致衰退效應(yīng),造成電池性能出現(xiàn)不穩(wěn)定性。針對這一問題的解決是對疊層太陽能電池予以制備,以此對轉(zhuǎn)換效率予以提高,提高電池使用的穩(wěn)定性。首先,通過這一方式的使用可以將不同禁帶寬度材料進(jìn)行組合,以此對光譜的響應(yīng)范圍進(jìn)行提高;電池的第一層較薄,因此光照產(chǎn)生的電場強(qiáng)度產(chǎn)生的變化并不大,對一層中光生載流子進(jìn)行抽出,降低衰退效應(yīng)。

      使用非晶硅太陽能電池,其優(yōu)勢是具有較高的轉(zhuǎn)換效率,以及低成本和輕質(zhì)量,并且針對這一方向的研究具有較大的發(fā)展?jié)摿?。但是其在使用過程中存在較大的不穩(wěn)定性,對其實(shí)際應(yīng)用效果具有較嚴(yán)重的影響。對非晶硅薄膜電池的穩(wěn)定性問題予以解決,提高其轉(zhuǎn)換效率,其將是太陽能電池領(lǐng)域中的重要產(chǎn)品之一[5]。

      2 結(jié)語

      現(xiàn)階段,針對太陽能資源的使用是十分重要的,對我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會產(chǎn)生積極影響,有利于資源節(jié)約型社會建設(shè)。在太陽能資源的使用中,將資源進(jìn)行轉(zhuǎn)化以及儲存是十分重要的,因此其電池的使用需要具備高轉(zhuǎn)換率以及低成本的要求,針對目前使用的硅系電池,對其轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高具有一定難度,因此,其之后的研發(fā)重點(diǎn)就是在對新材料進(jìn)行開發(fā)的基礎(chǔ)上,降低其成本?,F(xiàn)階段,對硅材料的使用需要技術(shù)的支持,以此對成本進(jìn)行降低,對太陽能資源的合理利用具有積極意義。

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