薄膜太陽電池

　　4.1 概述

　　由于晶體硅太陽電池具有轉換效率高性能穩(wěn)定等優(yōu)點，自從40多年前光伏開始地面應用以來，一直占有主導地位。傳統的晶體硅電池需用大量半導體物料,價格較貴,而且比較笨重，使其應用范圍受到限制。而且，傳統晶體硅太陽電池的技術發(fā)展已日臻成熟，其主要成本來自硅晶體材料，進一步壓縮成本的空間十分有限。在2004年以前，晶體硅電池的原料主要是利用半導體行業(yè)中電子級硅的頭尾料、次品或廢料，后來由于太陽電池行業(yè)的快速發(fā)展，太陽電池所消耗的多晶硅原材料超過了半導體行業(yè)中多品硅原材料的用量。從2006年開始出現了多晶硅原材料嚴重短缺，價格飛漲的局面，成了制約當時晶體硅電池生產的瓶預。薄膜大陽電池由于所用材料少.價格低廉受到了人們的青味特別是近年來光伏與建筑體化開始大量推廣應用，采用薄膜電池更有其獨特的優(yōu)點。

　　1. 薄膜太陽電池的特點

　　與晶體硅電池相比，薄膜電池具有系列突出的優(yōu)點。

　　(1)生產成本低

　　由于反應溫度低，可在200C左右的溫度下制造，因此可在玻璃、不銹鋼板、鋁箔、陶瓷板、聚合物等基片上淀積薄膜，易于實現規(guī)模化生產，降低成本。

　　(2)材料用量少

　　非晶硅光吸收系數大,硅膜的厚度可極薄。例如，使用單晶硅，要充分吸收太陽光，需要的厚度為180 ~ 200um;而使用非晶硅，只要1μum就已足夠,并且不需像單晶那樣切片,材料的浪費極少。

　　(3)制造工藝簡單，可連續(xù)、大面積、自動化批量生產

　　采用玻璃基板的非晶硅太陽電池,其主要工序目前普遍采用的是等離子增強型化學氣相淀積(PECVD)法，生產方式具有自動化程度高、生產效率高的特點。此種制作工藝可以連續(xù)在多個真空淀積室或多片在一個沉積室內完成，從而實現大批量生產。

　　(4)制造過程消耗電力少，能量償還時間短

　　用PECVD法制備非晶硅，基板溫度僅200~250C，且放電電極所需的放電功率密度較低。與單晶硅在1412C以上反復多次熔解相比，所消耗的電力少得多。晶體硅太陽電池的能量償還時間為2-3年，而轉換效率為6%的非晶硅太陽電池只要1-1.5年

　　(5)高溫性能好

　　當太陽能電池工作溫度高于標準測試溫度25C時，其輸出功率會有所下降。對于晶體硅電池，溫度每升高1C，輸出功率約下降0.5% ;而薄膜電池溫度系數較低，如非晶硅太陽電池只下降0.25%，因而其輸出功率受溫度的影響比晶體硅太陽電池要小得多。例如，座IMW

　　的單晶硅電池光伏電站,在太陽電池的溫度達到65℃時.輸出功率只有800kW，而如果來用相

　　同功率的CdTe電池，在同樣溫度下，其輸出功率還有900kW。

　　(6)弱光響應好，充電效率高

　　由于非晶硅電池在整個可見光范圍內的光譜響應范圍寬，在實際使用中對低光強有較好的適應性，而且能夠吸收散射光。與相同功率的晶體硅太陽電池相比，非晶硅電池的發(fā)電量約

　　可增加10%。

　　(7)不存在內部電路短路問題

　　實用的集成型薄膜太陽電池已經在工藝中實現了電池互聯輸出電壓高，避免了晶體硅太陽電池組件互聯封裝引起的可靠性等問題。

　　(8)適合與建筑體化( BFV),可以根據需要制成不同的透光率代替玻璃幕城:地可有成以不銹鋼或聚合物為村底的柔性電池，適合于建筑物曲面屋頂等處使用;還可以做成折疊式電源，方便攜帶，供給小型儀器計算機及軍事通信GPS等領域的移動設備使用。

　　薄膜太陽電池的主要有以下缺點。

    (1)轉換效率偏低

　　特別是規(guī)模化生產的非晶硅電池組件，轉換效率大約只有晶體硅電池組件的一半 。

　　(2)相同功率所需要太陽電池的面積增加

　　與晶體硅相比，使用時要占用較大的面積，這在安裝空間有限的情況下,將會受到限制,相應的BOS系統成本也要增加。

　　(3)穩(wěn)定性差

　　由于非晶硅的光致衰減特性，非晶硅電池的光電轉換效率在強光照后含有輸出逐漸衰退的現象。這在一定程度上影響了這種低成本電池的應用。

　　(4)固定資產投資大

　　由于制造工藝要用到先進的專]加工設備,對生產環(huán)境的要求比較高，需要較高的投資費用。

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