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光伏技术发展战略目标和技术路线图



  北极星太阳能光伏网讯:太阳能发电有两种方式,一种是光热电转换方式,另一种是光电直接转换方式。我们通常说的光伏都是指后一种方式。传统概念里,电池是个储存电力的储能单元,在光伏行业里,电池是利用光生伏特效应将太阳能直接转换成电能的发电单元,简称为光伏电池。

  光伏是光生伏特(Photovoltaic)的简称,这个词来源于希腊语,意思是光、伏特和电气的。伏特来源于意大利物理学家亚历山德罗伏特的名字,为纪念他后人将“伏特”作为电压的单位使用。

  光生伏特效应就是光电效应,是德国物理学家赫兹于1887年发现的。光电效应就是太阳能电池工作的基本机理:太阳光照在半导体P-N结上,形成新的空穴-电子对,在P-N结电场的作用下,光生空穴由N区流向P区,光生电子由P区流向N区,接通电路后就形成电流。从发现光电效应到可以大规模地制造商业用光伏电池,人类用了一百年的时间。

  光伏发电的最核心的器件是太阳能电池,电池的转化效率、生产成本决定了它的市场前景、制造者的利润,以及最后环节-电站业主的投资回报期。在其发展的100多年里,基础研究和技术进步都起到了积极推进的作用,至今为止,太阳能电池的基本结构和机理没有发生根本的改变。

  晶硅太阳能电池是目前发展最成熟、商业化程度最高、市场占有率达90%以上,被称为第一代太阳能电池。晶硅电池按照基材的类别分为:单晶硅电池和多晶硅电池。单晶硅电池转换效率最高。但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响,,致使单晶硅成本价格居高不下。多晶硅电池转换效率略低,但制造成本也较低,对于普通商业客户来说,具有更好的性价比。ag九游国际,因此相对来说市场份额更大。

  和晶硅电池基于硅片不同,薄膜电池是基于玻璃基板。这就从根本上决定了生产材料的成本比晶硅电池要更低。它被称为第二代太阳能电池。采用化学气相沉积法在玻璃基板上生成一层半导体薄膜,产生光电效应。根据半导体材料的不同,分为:硅基薄膜太阳电池、化合物薄膜太阳电池(含Ⅱ-Ⅵ族:碲化镉-CdTe,以及扩展Ⅱ-Ⅵ族:铜铟镓硒-CIGS,铜锌锡琉-CZTS等)、有机和染料敏化太阳电池。

  薄膜太阳电池原材料成本低,便于大面积、自动化高效生产,更适合用于光电建筑一体化应用。缺点是转换效率约只有晶硅电池的一半。如果能进一步解决稳定性及提高转换率,未来预期会有极大的市场潜力。

  太阳能电池转换效率受到光吸收、载流子输运、载流子收集的限制。由于常规半导体电池只能转换接近和高于带隙能量的光子,对可见太阳光谱能量并未得到充分的利用。因此充分利用太阳能的全光谱,是突破瓶颈的关键。第三代太阳能电池就是这些具有新材料和结构的太阳能电池的统称。已经提出的第三代太阳电池主要有叠层太阳电池、多带隙太阳电池和热载流子太阳电池等。

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