太阳能电池的种类和太阳能蓄电池的特点

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太阳能电池的种类和太阳能蓄电池的特点
最早问世的太阳电池是单晶硅太阳电池。硅是地球上极丰富的一种元素,几乎遍地都有硅的存在,可说是取之不尽。用硅来制造太阳电池,原料可谓不缺。但是提炼它却不轻易,所以人们在生产单晶硅太阳电池的同时,又研究了多晶硅太阳电池和非晶硅太阳电池,至今贸易规模生产的太阳电池,还没有跳出硅的系列。实在可供制造太阳电池的半导体材料很多,随着材料产业的发展、太阳电池的品种将越来越多。目前已进行研究和试制的太阳电池,除硅系列外,还有硫化镉、砷化镓、铜铟硒等很多类型的太阳电池,举不胜举,以下先容几种较常见的太阳电池。 
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单晶硅太阳电池

单晶硅太阳电池是当前开发得最快的一种太阳电池,它的构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面。这种太阳电池以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求99.999%。为了降低生产本钱,现在地面应用的太阳电池等采用太阳能级的单晶硅棒,材料性能指标有所放宽。有的也可使用半导体器件加工的头尾料和废次单晶硅材料,经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒。

将单晶硅棒切成片,一般片厚约0.3毫米。硅片经过形、抛磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。加工太阳电池片,首先要在硅片上掺杂和扩散,一般掺杂物为微量的硼、磷、锑等。扩散是在石英管制成的高温扩散炉中进行。这样就硅片上形成P?/FONT>N结。然后采用丝网印刷法,精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂覆减反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此,单晶硅太阳电池的单体片就制成了。单体片经过抽查检验,即可按所需要的规格组装成太阳电池组件(太阳电池板),用串联和并联的方法构成一定的输出电压和电流。最后用框架和装材料进行封装。用户根据系统设计,可将太阳电池组件组成各种大小不同的太阳电池方阵,亦称太阳电池阵列。目前单晶硅太阳电池的光电转换效率为15%左右,实验室成果也有20%以上的。

多晶硅太阳电池

晶硅太阳电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料,而制造这些材料工艺复杂,电耗很大,在太阳电池生产总本钱中己超二分之一。加之拉制的单晶硅棒呈圆柱状,切片制作太阳电池也是圆片,组成太阳能组件平面利用率低。因此,80年代以来,欧美一些国家投进了多晶硅太阳电池的研制。

目前太阳电池使用的多晶硅材料,多半是含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为100~300欧姆·厘米的多晶块料或单晶硅头尾料,经破碎,用1:5的氢氟酸和硝酸混台液进行适当的腐蚀,然后用往离子水冲洗呈中性,并烘干。用石英坩埚装好多晶硅料,加人适量硼硅,放人浇铸炉,在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约20分钟,然后注进石墨铸模中,待慢慢凝固冷却后,即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体,以便切片加工成方形太阳电池片,可进步材制利用率和方便组装。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差未几,其光电转换效率约12%左右,稍低于单晶硅太阳电池,但是材料制造简便,节约电耗,总的生产本钱较低,因此得到大量发展。

非晶硅太阳电池

非晶硅太阳电池是1976年有出现的新型薄膜式太阳电池,它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同,硅材料消耗很少,电耗更低,非常吸引人。

制造非晶硅太阳电池的方法有多种,最常见的是辉光放电法,还有反应溅射法、化学气相沉积法、电子束蒸发法和热分解硅烷法等。辉光放电法是将一石英容器抽成真空,充进氢气或氩气稀释的硅烷,用射频电源加热,使硅烷电离,形成等离子体。非晶硅膜就沉积在被加热的衬底上。若硅烷中掺人适量的氢化磷或氢化硼,即可得到N型或P型的非晶硅膜。衬底材料一般用玻璃或不锈钢板。这种制备非晶硅薄膜的工艺,主要取决于严格控制气压、流速和射频功率,对衬底的温度也很重要。

非晶硅太阳电池的结构有各种不同,其中有一种较好的结构叫PiN电池,它是在衬底上先沉积一层掺磷的N型非晶硅,再沉积一层未掺杂的i层,然后再沉积一层掺硼的P型非晶硅,最后用电子束蒸发一层减反射膜,并蒸镀银电极。此种制作工艺,可以采用一连串沉积室,在生产中构成连续程序,以实现大批量生产。同时,非晶硅太阳电池很薄,可以制成叠层式,或采用集成电路的方法制造,在一个平面上,用适当的掩模工艺,一次制作多个串联电池,以获得较高的电压。由于普通晶体硅太阳电池单个只有0.5伏左右的电压,现在日本生产的非晶硅串联太阳电池可达2.4伏。目前非晶硅太阳电池存在的题目是光电转换效率偏低,国际先进水平为10%左右,且不够稳定,常有转换效率衰降的现象,所以尚未大量用于作大型太阳能电源,而多半用于弱光电源,如袖珍式电子计算器、电子钟表及复印机等方面。估计效率衰降题目克服后,非晶硅太阳电池将促进太阳能利用的大发展,由于它本钱低,重量轻,应用更为方便,它可以与房屋的屋面结合构成住户的独立电源。

多元化合物太阳电池

多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多,固然大多数尚未产业化生产,但预示着光电转换的满园春色。现在扼要先容几种:

(1)硫化镉太阳电池--早在1954年雷诺兹就发现了硫化镉具有光生伏打效应。1960年采用真空蒸镀法制得硫化镉太阳电池,光电转换效率为3.5%。到1964年美国制成的硫化镉太阳电池,光电转换效率进步到4%~6%。后来欧洲掀起了硫化镉太阳电池的研制高潮,把光电效率进步到9%,但是仍无法与多晶硅太阳电池竞争。不过人们始终没有放弃它,除了研究烧结型的块状硫化镉太阳电池外,更着重研究簿膜型硫化镉太阳电池。它是用硫化亚铜为阻挡层,构成异质结,按硫化镉材料的理论计算,其光电转换效率可达16.4%。中国科学院长春应用化学研究所于80年代初曾把薄膜硫化镉太阳电池的光电转换效率做到7.6%。尽管非晶硅薄膜电池在国际上有较大影响,但是至今有些国家仍指看发展硫化镉太阳电池,由于它在制造工艺上比较简单,设备题目轻易解决。

  • 蓄电池阻抗测试仪LBT3 ( BITE3 )
  • 蓄电池阻抗测试仪LBT2P ( BITE2P )
  • 电池测试仪表3555
  • 电池测试仪表3551
  • 电池测试器TES-33(RS-232)
  • 电池测试仪TES32
  • 电池测试器TES-32A
  • 电池测试仪表3550
  • 电池测试仪表3554
  • 蓄电池阻抗测试仪BITE2

  • (2)砷化镓太阳电池--砷化镓是一种很理想的太阳电池材料,它与太阳光谱的匹配较适合,且能耐高温,在250℃的条件下,光电转换性能仍很良好,其最高光电转换效率约30%,特别适合做高温聚光太阳电池。已研究的砷化镓系列太阳电池有单晶砷化镓、多晶砷化镓、镓铝砷--砷化镓异质结、金属--半导体砷化镓、金属--尽缘体--半导体砷化镓太阳电池等。砷化镓材料的制备类似硅半导体材料的制备,有晶体生长法、直接拉制法、气相生长法、液相外延法等。由于镓比较稀缺,砷有毒,制造本钱高,此种太阳电池的发展受到影响。

    (3)铜铟硒太阳电池--以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料制成的太阳电池。它是一种多晶薄膜结构,一般采用真空镀膜、电沉积、电泳法或化学气相沉积法等工艺来制备,材料消耗少,本钱低,性能稳定,光电转换效率在10%以上。因此是一种可与非晶硅薄膜太阳电池相竞争的新型太阳电池。近来还发展用铜铟硒薄膜加在非晶硅薄膜之上,组成叠层太阳电池的可能,借此进步太阳电池的效率,并克服非晶硅光电效率的衰降


    太阳能蓄电池的特点
    太阳能中所采用的蓄电池是小电放逐电,天天都接受频繁的充放电,固需要我们的免维护铅酸蓄电池的极板更厚,酸液配比更好。而一般普通汽车用蓄电池,都只适合瞬间的大电放逐电。 

    真正合格的,性能好的蓄电池,必须达到下列先容的水平。

    产品特点:

    应用领域

    *免维护无须补液

    *警报系统

    *适应环境温度广-30到45℃

    *应急照明系统

    *使用寿命长,一般为3-5年

    *电子仪器、电子系统

    *安全防爆

    *铁路、船舶

    *无游离电解液,侧倒90度仍可使用

    *邮电通讯

    *内阻小,在电放逐电特性好

    *太阳能、风能发电系统

    *自放电小

    *大型UPS及计算机备用电源

    *荷电出厂,使用方便

    *消防御用电源

    *独特配方,深放电恢复性能好

    *峰值负载补偿储能装置




    电池结构 

    ①电池端子:为高硬度铅基合金或铜镀银端子,耐腐蚀性能好、导电性能优良、强度高。 

    ②外壳:采用ABS外壳,分粘接和热封两种,后者尤其适合于振动大,环境温度变化大。要求电池使用寿命特别长的场合。

    ③密封胶:采用三次密封技术,第一层为铅套焊接密封,试压后用堵微孔密封胶密封,最后采用红黑胶密封,确保电池使用期间不会出现渗酸缺陷。

    ④安全阀:采用耐酸耐热性能优异的三元乙丙橡胶制成,确保电池使用期间的安全性、可靠性。

    ⑤极板:其板栅采用耐腐性优良的铅钙锡基多元合金。

    ⑥隔板:采用耐酸耐热性能良好的超细玻璃纤维制成,防止正负极短路,保持电解液,紧压迫极板表面,防止活性物质脱落。 

    电池性能 

    ①大电放逐电性能:NP系列电池采用薄型极板,正极板厚度在2.4-2.9mm 之间,同时采用高孔率活性物质配方,极板比表面积大,其适合于大电放逐电。

    ②寿命:因NP系列电池采用薄型极板,正极栅耐腐蚀性能相对较差,电池使用寿命相对较短,在环境温度为25±5℃时,为5-8年。

    ③密封反应效率:NP系列电池极板薄、片数多,比表面积大,便于密封反应。同时该类电池气室较小,一般密封反应效率≥98%。

    发布人:2011/7/1 10:08:003032 发布时间:2011/7/1 10:08:00 此新闻已被浏览:3032次