提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率方法

1、 概述 太陽能光伏發(fā)電 提高轉(zhuǎn)換效率方法概述l太陽能前景l(fā)應用方面l太陽能成果概述太陽能前景隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步，化石能源的供不應求，人們對能源提出越來越高的要求，尋找新能源成為當前人類面臨的迫切課題 。照射在地球上的太陽能非常巨大，大約40分鐘照射在地球上的太陽能，足以供全球人類一年能量的消費。可以說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。而且太陽能發(fā)電絕對干凈，不產(chǎn)生公害。所以太陽能發(fā)電被譽為是理想的能源。概述太陽能的前景l(fā)太陽能的優(yōu)點1.普遍性2.無害性3.巨大性4.長久性l太陽能的缺點1.照射的能量分布密度小 2.不穩(wěn)定性3. 效率低4.成本高概述太陽能的前景 在各國政府的扶持下

2、，世界太陽能電池產(chǎn)量快速增長，1995-2005年間，全球太陽能電池產(chǎn)量增長了17倍。2010年全球太陽能電池的年產(chǎn)量較2005年的年產(chǎn)量增長6.3倍，整個行業(yè)的銷售收入增長3.5倍。概述太陽能前景目前從能源供應安全和清潔利用的角度出發(fā)，世界各國正把太陽能的商業(yè)化開發(fā)和利用作為重要的發(fā)展趨勢。歐盟、日本和美國把2030年以后能源供應安全的重點放在太陽能等可再生能源方面。預計到2030年太陽能發(fā)電將占世界電力供應的10%以上，2050年達到20%以上。大規(guī)模的開發(fā)和利用使太陽能在整個能源供應中將占有一席之地。 概述應用方面l太陽能光伏發(fā)電l太陽能熱發(fā)電l太陽能熱水器l太陽能灶概述太陽能成果我國光

3、伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。到2007年年底，全國光伏系統(tǒng)的累計裝機容量達到10萬千瓦，從事太陽能電池生產(chǎn)的企業(yè)達到50余家，太陽能電池生產(chǎn)能力達到290萬千瓦，太陽能電池年產(chǎn)量達到1188MW，超過日本和歐洲，并已初步建立起從原材料生產(chǎn)到光伏系統(tǒng)建設等多個環(huán)節(jié)組成的完整產(chǎn)業(yè)鏈，特別是多晶硅材料生產(chǎn)取得了重大進展，突破了年產(chǎn)千噸大關(guān)，沖破了太陽能電池原材料生產(chǎn)的瓶頸制約，為我國光伏發(fā)電的規(guī)?；l(fā)展奠定了基礎。概述太陽能成果2007年，中國太陽能熱水器產(chǎn)量的增長速度約為30%，年產(chǎn)量達2340萬m2，總保有量約為10800萬m2。2007年，太陽能熱水器市場銷售額約為320億元人民幣，產(chǎn)值億元人民幣以上

4、的企業(yè)有20多家。太陽能熱水器的出口額增長約為28%，6500萬美元左右，產(chǎn)品出口歐洲、美洲、非洲、東南亞等50多個國家和地區(qū) 太陽能光伏發(fā)電n光伏發(fā)電裝置n光伏電池原理n光伏電池特性n光伏電池類型光伏發(fā)電裝置 太陽能發(fā)電系統(tǒng)主要包括：太陽能電池組件（陣列）、控制器、蓄電池、逆變器、用戶即照明負載等組成 光伏發(fā)電裝置光伏電池原理n光伏電池板是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是光伏發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。光伏電池板的質(zhì)量和成本將直接決定整個系統(tǒng)的質(zhì)量和成本。 光伏電池原理n光伏電池的發(fā)電原理是利用了光生伏特效應。它實質(zhì)上是一個大面

5、積的PN結(jié)，當光照射到PN結(jié)的一個面，例如P型面 時，若光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，那么P型區(qū)每吸收一個光子就產(chǎn)生一對自由電子和空穴，電子-空穴對從表面向內(nèi)迅速擴散，在結(jié)電場的作用下，最后建立一個與光照強度有關(guān)的電動勢 光伏電池原理光伏電池原理光伏電池特性n光譜特性：光電池對不同波長的光的靈敏度是不同的。n光照特性：光電池在不同光照度下，其光電流和光生電動勢是不同的n溫度特性：電池的開路電壓和短路電流隨溫度變化的情況。光伏電池類型n單晶硅光伏電池n多晶硅光伏電池n非晶硅光伏電池n銅銦錫光伏電池 n砷化鎵光伏電池 n碲化鎘光伏電池 光伏產(chǎn)業(yè)目前最大的挑戰(zhàn)是如何提高光伏電池轉(zhuǎn)換效率，降低成本

6、。影響光伏電池轉(zhuǎn)換效率的因素o制作電池的材料 o光伏電池的制程 o電池的表面處理 o電池板角度處理 提高轉(zhuǎn)換效率的方法 電池與接線的電阻 電池與接線間的電阻對太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的高低影響十分顯著。尤其太陽能電池模塊是由多個電池串聯(lián)而成，因此接點電阻影響甚巨。 因此，可在采用模塊設計時改進橫向布線及電池極板等布線結(jié)構(gòu)，以降低電阻。并透過縮小電池單元間隔、加大電池單元的排列密度，提高模塊的轉(zhuǎn)換效率。此外，也可將金屬電極埋入基板中，以減少串聯(lián)電阻 提高轉(zhuǎn)換效率的方法o串疊型電池把兩個或兩個以上的元件堆棧起來，能夠吸收較高能量光譜的電池放在上層，吸收較低能量光譜的電池放在下層，透過不同材料的電池將光子

7、的能量層層吸收，減少光能的浪費并獲得比原來更多的光能。 提高轉(zhuǎn)換效率的方法o抗反射層在太陽能電池的表面，會鍍上一層抗反射層，主要的作用在于讓太陽能吸收的過程當中，僅少量的反射造成光能流失 提高轉(zhuǎn)換效率的方法o 表面粗化處理 、將表面制成金字塔型的組織(Pyramid Texture)結(jié)構(gòu)，可增加表面積，吸收更多太陽光。 提高轉(zhuǎn)換效率的方法o電極形狀將不透光的金屬電極作成手指狀(finger)(圖三)或是網(wǎng)狀，經(jīng)過層層反射，可使大部分的入射陽光都能進入半導體材料中 提高轉(zhuǎn)換效率的方法o光感度特性 太陽能電池的光伏變換與光波長存在一個感度特性。實驗證明理想材料對波長為0.5到1um之間的光感度最強。所以在進行光電化時，盡可能滿足其感光度最好的條件。提高轉(zhuǎn)換效率的方法o固定式太陽能光電版 由于所處緯度的不同，太陽照射角度不同，因此太陽能光電板的架設角度也會影響到光電板吸收陽光的效益。若是處于赤道上，光電板須平放在水平面上的日照效益最高，而臺灣位于北回歸線上，緯度為北緯23.5 度。加上白天太陽由東方升起后，行進的軌道會在臺灣的南方，所以架設太陽能光電板將板面朝南并將仰角設定為23.5 度，將可以得到最大的日照效益 提高轉(zhuǎn)