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太阳能电池电池材料种类

太阳能电池的材料种类非常的多,第一代基板硅晶(Silicon Based)、第二代为薄膜(Thin Film)、第三代新观念研发(New Concept)、第四代复合薄膜材料。聚合物太阳能电池材料常见的有聚乙烯基咔唑(PVK)、聚乙炔(PA)、聚对苯撑乙烯(PPV)以及聚噻吩(PTh)。
太阳能电池电池材料种类
太阳能电池的材料种类非常的多,可以有非晶硅、多晶硅、CdTe、CuInxGa(1-x)Se2等半导体的、或三五族、二六族的元素链结的材料,简单地说,凡光照后,而产生电能的,就是太阳电池寻找的材料。
电动车太阳充电站主要是透过不同的制程和方法,测试对光的反应和吸收,做到能隙结合宽广,让短波长或长波长都可以全盘吸收的革命性突破,来降低材料的成本。
太阳电池型式上也分有,基板式或是薄膜式,基板在制程上可分拉单晶式的、或相溶后冷却结成多晶的块材,薄膜式是可和建筑物有较佳结合,如有曲度或可挠式、折叠型,材料上较常用非晶硅。另外还有一种有机或纳米材料研发,仍属于前瞻研发。

晶体硅电池板:多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池。
非晶硅电池板:薄膜太阳能电池、有机太阳能电池。
化学染料电池板:染料敏化太阳能电池。
柔性太阳能电池

单晶硅
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为18%左右,最高的达到24%,这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,但制作成本很大,以致于它还不能被普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,使用寿命可达25年。
多晶硅
多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约16%左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率为14.8%的世界最高效率多晶硅太阳能电池)。 从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲,单晶硅太阳能电池还略好。
非晶硅
非晶硅太阳电池是1976年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,工艺过程大大简化,硅材料消耗很少,电耗更低,它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低,国际先进水平为10%左右,且不够稳定,随着时间的延长,其转换效率衰减。
多元化合物
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。各国研究的品种繁多,大多数尚未工业化生产,主要有以下几种:a)硫化镉太阳能电池b)砷化镓太阳能电池c)铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太阳能电池)
Cu(In, Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收材料,具有梯度能带间隙(导带与价带之间的能级差)多元的半导体材料,可以扩大太阳能吸收光谱范围,进而提高光电转化效率。以它为基础可以设计出光电转换效率比硅薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池。可以达到的光电转化率为18%,而且,此类薄膜太阳能电池到目前为止,未发现有光辐射引致性能衰退效应(SWE),其光电转化效率比商用的薄膜太阳能电池板提高约50~75%,在薄膜太阳能电池中属于世界的最高水平的光电转化效率。
柔性电池
柔性薄膜太阳能电池是相对于常规太阳能电池来区分的。
常规太阳能电池一般是两层玻璃中间是EVA材料和电池片的结构,这样的组件重量较重,安装的时候需要支架,不易移动。
柔性薄膜太阳能电池不需要采用玻璃背板和盖板,重量比双层玻璃的太阳能电池片组件轻80%,采用pvc背板和ETFE薄膜盖板的柔性电池片甚至可以任意弯曲,方便携带。安装的时候也不需要特殊的支架,可以方便安装在屋顶,和帐篷顶上使用。
缺点是光电的转换效率要比常规的晶硅组件低。

不同世代的太阳电池:第一代基板硅晶(Silicon Based)、第二代为薄膜(Thin Film)、第三代新观念研发(New Concept)、第四代复合薄膜材料。
第一代太阳能电池发展最长久技术也最成熟。可分为,单晶硅(Monocrystalline Silicon)、多晶硅(Polycrystalline Silicon)、非晶硅(Amorphous Silicon)。以应用来说是以前两者单晶硅与多晶硅为大宗。
第二代薄膜太阳能电池以薄膜制程来制造电池。种类可分为碲化镉(Cadmium Telluride CdTe)、铜铟硒化物(Copper Indium Selenide CIS)、铜铟镓硒化物(Copper Indium Gallium Selenide CIGS)、砷化镓(Gallium arsenide GaAs)
第三代电池与前代电池最大的不同是制程中导入有机物和纳米科技。种类有光化学太阳能电池、染料光敏化太阳能电池、高分子太阳能电池、纳米结晶太阳能电池。
第四代则是针对电池吸收光的薄膜做出多层结构。
某种电池制造技术。并非仅能制造一种类型的电池,例如在多晶硅制程,既可制造出硅晶版类型,也可以制造薄膜类型。

聚合物太阳能电池材料
聚合物太阳能电池材料常见的有聚乙烯基咔唑(PVK)、聚乙炔(PA)、聚对苯撑乙烯(PPV)以及聚噻吩(PTh)。
(1)聚乙烯基咔唑(PVK)
具有光电活性的聚合物中,发现最早、研究得最为充分的是PVK,它的侧基上带有大的电子共轭体系,可吸收紫外光。激发出的电子可以通过相邻咔唑环形成的电荷复合物自由迁移。通常用I2、SbCl3、三硝基芴酮(TNF)、及硝基二苯乙烯基苯衍生物合四氰醌(TCNQ)等对其进行掺杂。
(2)聚乙炔(PA)
PA是迄今为止实测电导率最高的电子聚合物。它的聚合方法主要有白川英树法、Namm方法、Durham方法和稀土催化体系。白川英树采用高浓度的Ziegler-Natta催化剂,即TiOBu4-A1Et3,由气相乙炔出发,直接制备出自支撑的具有金属光泽的聚乙炔膜;在取向了的液晶基质上成膜,PA膜也高度取向。Narrman方法的特点是对聚合催化剂“高温陈化”,因而聚合物力学性质和稳定性有明显改善。
(3)聚对苯撑乙烯(PPV)
近年来在光电领域应用最广泛的、制得器件效率最高的是PPV类材料。由于是共轭结构,分子链钢性很强,往往难熔难溶,不易加工。获得可溶性PPV的方法是在苯环上至少引入一个长链烷烃。烷烃碳个数至少大于6。研究还发现取代基有支链时比相同碳数的直链烷烃溶解度更好。具有代表性的材料是MEH-PPV(MEH; 2-methoxy-5(2’-ethylhexyloxy)),它具有较好的溶解性,使用方便;禁带宽度为2.1eV,较为适中。
(4)聚噻吩(PT)衍生物
在所有的共轭聚合物中,聚噻吩是一种非常优良的光伏材料,因为其具有合适的带隙和较高的空穴迁移率,所以成为了来有机光伏材料的研究热点之一。其中,以区域规整的聚(3-己基)噻吩(P3HT)和可溶性C60衍生物PCBM的共混膜做为活性层的光伏器件在热处理的情况下能量转换效率最高,能量转换效率已经达到了5%左右。因此,设计并合成出新型的聚噻吩衍生物,研究聚噻吩结构和性质之间的关系,通过结构修饰来改善聚噻吩衍生物的性质引起了广大科研人员的关注。从光伏材料的角度来考虑,这些聚噻吩衍生物应该具有最基本的性质:好的溶解性和成膜性,较宽的吸收光谱(尤其在可见光区)和较高载流子迁移率
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