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單晶硅、多晶硅及非晶硅太陽能電池的差別

鉅大LARGE  |  點擊量:3636次  |  2020年04月15日  

太陽電池最早問世的是單晶硅太陽電池。硅是地球上極豐富的一種元素,幾乎遍地都有硅的存在,可說是取之不盡,用硅來制造太陽電池,原料可謂不缺。但是提煉它卻不容易,所以人們在生產單晶硅太陽電池的同時,又研究了多晶硅太陽電池和非晶硅太陽電池,至今商業規模生產的太陽電池,還沒有跳出硅的系列。


其實可供制造太陽電池的半導體材料很多,隨著材料工業的發展、太陽電池的品種將越來越多。目前已進行研究和試制的太陽電池,除硅系列外,還有硫化鎘、砷化鎵、銅銦硒等許多類型的太陽電池,舉不勝舉,以下介紹幾種較常見的硅基太陽電池。


單晶硅太陽電池


單晶硅太陽電池是當前開發得最快的一種太陽電池,它的構成和生產工藝已定型,產品已廣泛用于宇宙空間和地面設施。這種太陽電池以高純的單晶硅棒為原料,純度要求99.9999%。為了降低生產成本,現在地面應用的太陽電池等采用太陽能級的單晶硅棒,材料性能指標有所放寬。有的也可使用半導體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材料,經過復拉制成太陽電池專用的單晶硅棒。將單晶硅棒切成片,一般片厚約0.3毫米。硅片經過成形、拋磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。


加工太陽電池片,首先要在硅片上摻雜和擴散,一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。擴散是在石英管制成的高溫擴散爐中進行。這樣就在硅片上形成P/N結。然后采用絲網印刷法,將配好的銀漿印在硅片上做成柵線,經過燒結,同時制成背電極,并在有柵線的面涂覆減反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉,至此,單晶硅太陽電池的單體片就制成了。


單體片經過抽查檢驗,即可按所要的規格組裝成太陽電池組件(太陽電池板),用串聯和并聯的方法構成一定的輸出電壓和電流,最后用框架和封裝材料進行封裝。用戶根據系統設計,可將太陽電池組件組成各種大小不同的太陽電池方陣,亦稱太陽電池陣列。目前市場上的單晶硅太陽電池的光電轉換平均效率為19%左右,個別公司最近推出的新產品普遍都超出這個值。實驗室成果普遍在20%以上。用于宇宙空間站的還有高達50%以上的太陽能電池板。


多晶硅太陽電池


單晶硅太陽電池的生產要消耗大量的高純硅材料,而制造這些材料工藝復雜,電耗很大,在太陽電池生產總成本中己超二分之一,加之拉制的單晶硅棒呈圓柱狀,切片制作太陽電池也是圓片,組成太陽能組件平面利用率低。因此,80年代以來,歐美一些國家投入了多晶硅太陽電池的研制。


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