工礦信息
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太陽能電池電池材料種類 太陽能電池的材料種類非常的多,第一代基板硅晶(Silicon Based)、第二代為薄膜(Thin Film)、第三代新觀念研發(fā)(New Concept)、第四代復(fù)合薄膜材料。聚合物太陽能電池材料常見的有聚乙烯基咔唑(PVK)、聚乙炔(PA)、聚對苯撐乙烯(PPV)以及聚噻吩(PTh)。 太陽能電池電池材料種類 太陽能電池的材料種類非常的多,可以有非晶硅、多晶硅、CdTe、CuInxGa(1-x)Se2等半導(dǎo)體的、或三五族、二六族的元素鏈結(jié)的材料,簡單地說,凡光照后,而產(chǎn)生電能的,就是太陽電池尋找的材料。 電動車太陽充電站主要是透過不同的制程和方法,測試對光的反應(yīng)和吸收,做到能隙結(jié)合寬廣,讓短波長或長波長都可以全盤吸收的革命性突破,來降低材料的成本。 太陽電池型式上也分有,基板式或是薄膜式,基板在制程上可分拉單晶式的、或相溶后冷卻結(jié)成多晶的塊材,薄膜式是可和建筑物有較佳結(jié)合,如有曲度或可撓式、折疊型,材料上較常用非晶硅。另外還有一種有機(jī)或納米材料研發(fā),仍屬于前瞻研發(fā)。 晶體硅電池板:多晶硅太陽能電池、單晶硅太陽能電池。 非晶硅電池板:薄膜太陽能電池、有機(jī)太陽能電池。 化學(xué)染料電池板:染料敏化太陽能電池。 柔性太陽能電池 單晶硅 單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為18%左右,最高的達(dá)到24%,這是所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的,但制作成本很大,以致于它還不能被普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝,因此其堅(jiān)固耐用,使用壽命可達(dá)25年。 多晶硅 多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多,但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少,其光電轉(zhuǎn)換效率約16%左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率為14.8%的世界最高效率多晶硅太陽能電池)。 從制作成本上來講,比單晶硅太陽能電池要便宜一些,材料制造簡便,節(jié)約電耗,總的生產(chǎn)成本較低,因此得到大量發(fā)展。此外,多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價(jià)格比來講,單晶硅太陽能電池還略好。 非晶硅 非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池,它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同,工藝過程大大簡化,硅材料消耗很少,電耗更低,它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低,國際先進(jìn)水平為10%左右,且不夠穩(wěn)定,隨著時(shí)間的延長,其轉(zhuǎn)換效率衰減。 多元化合物 多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多,大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn),主要有以下幾種:a)硫化鎘太陽能電池b)砷化鎵太陽能電池c)銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽能電池) Cu(In, Ga)Se2是一種性能優(yōu)良太陽光吸收材料,具有梯度能帶間隙(導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的能級差)多元的半導(dǎo)體材料,可以擴(kuò)大太陽能吸收光譜范圍,進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)化效率。以它為基礎(chǔ)可以設(shè)計(jì)出光電轉(zhuǎn)換效率比硅薄膜太陽能電池明顯提高的薄膜太陽能電池??梢赃_(dá)到的光電轉(zhuǎn)化率為18%,而且,此類薄膜太陽能電池到目前為止,未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能衰退效應(yīng)(SWE),其光電轉(zhuǎn)化效率比商用的薄膜太陽能電池板提高約50~75%,在薄膜太陽能電池中屬于世界的最高水平的光電轉(zhuǎn)化效率。 柔性電池 柔性薄膜太陽能電池是相對于常規(guī)太陽能電池來區(qū)分的。 常規(guī)太陽能電池一般是兩層玻璃中間是EVA材料和電池片的結(jié)構(gòu),這樣的組件重量較重,安裝的時(shí)候需要支架,不易移動。 柔性薄膜太陽能電池不需要采用玻璃背板和蓋板,重量比雙層玻璃的太陽能電池片組件輕80%,采用pvc背板和ETFE薄膜蓋板的柔性電池片甚至可以任意彎曲,方便攜帶。安裝的時(shí)候也不需要特殊的支架,可以方便安裝在屋頂,和帳篷頂上使用。 缺點(diǎn)是光電的轉(zhuǎn)換效率要比常規(guī)的晶硅組件低。 不同世代的太陽電池:第一代基板硅晶(Silicon Based)、第二代為薄膜(Thin Film)、第三代新觀念研發(fā)(New Concept)、第四代復(fù)合薄膜材料。 第一代太陽能電池發(fā)展最長久技術(shù)也最成熟??煞譃?,單晶硅(Monocrystalline Silicon)、多晶硅(Polycrystalline Silicon)、非晶硅(Amorphous Silicon)。以應(yīng)用來說是以前兩者單晶硅與多晶硅為大宗。 第二代薄膜太陽能電池以薄膜制程來制造電池。種類可分為碲化鎘(Cadmium Telluride CdTe)、銅銦硒化物(Copper Indium Selenide CIS)、銅銦鎵硒化物(Copper Indium Gallium Selenide CIGS)、砷化鎵(Gallium arsenide GaAs) 第三代電池與前代電池最大的不同是制程中導(dǎo)入有機(jī)物和納米科技。種類有光化學(xué)太陽能電池、染料光敏化太陽能電池、高分子太陽能電池、納米結(jié)晶太陽能電池。 第四代則是針對電池吸收光的薄膜做出多層結(jié)構(gòu)。 某種電池制造技術(shù)。并非僅能制造一種類型的電池,例如在多晶硅制程,既可制造出硅晶版類型,也可以制造薄膜類型。 聚合物太陽能電池材料 聚合物太陽能電池材料常見的有聚乙烯基咔唑(PVK)、聚乙炔(PA)、聚對苯撐乙烯(PPV)以及聚噻吩(PTh)。 (1)聚乙烯基咔唑(PVK) 具有光電活性的聚合物中,發(fā)現(xiàn)最早、研究得最為充分的是PVK,它的側(cè)基上帶有大的電子共軛體系,可吸收紫外光。激發(fā)出的電子可以通過相鄰咔唑環(huán)形成的電荷復(fù)合物自由遷移。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)等對其進(jìn)行摻雜。 (2)聚乙炔(PA) PA是迄今為止實(shí)測電導(dǎo)率最高的電子聚合物。它的聚合方法主要有白川英樹法、Namm方法、Durham方法和稀土催化體系。白川英樹采用高濃度的Ziegler-Natta催化劑,即TiOBu4-A1Et3,由氣相乙炔出發(fā),直接制備出自支撐的具有金屬光澤的聚乙炔膜;在取向了的液晶基質(zhì)上成膜,PA膜也高度取向。Narrman方法的特點(diǎn)是對聚合催化劑“高溫陳化”,因而聚合物力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性有明顯改善。 (3)聚對苯撐乙烯(PPV) 近年來在光電領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的、制得器件效率最高的是PPV類材料。由于是共軛結(jié)構(gòu),分子鏈鋼性很強(qiáng),往往難熔難溶,不易加工。獲得可溶性PPV的方法是在苯環(huán)上至少引入一個(gè)長鏈烷烴。烷烴碳個(gè)數(shù)至少大于6。研究還發(fā)現(xiàn)取代基有支鏈時(shí)比相同碳數(shù)的直鏈烷烴溶解度更好。具有代表性的材料是MEH-PPV(MEH; 2-methoxy-5(2’-ethylhexyloxy)),它具有較好的溶解性,使用方便;禁帶寬度為2.1eV,較為適中。 (4)聚噻吩(PT)衍生物 在所有的共軛聚合物中,聚噻吩是一種非常優(yōu)良的光伏材料,因?yàn)槠渚哂泻线m的帶隙和較高的空穴遷移率,所以成為了來有機(jī)光伏材料的研究熱點(diǎn)之一。其中,以區(qū)域規(guī)整的聚(3-己基)噻吩(P3HT)和可溶性C60衍生物PCBM的共混膜做為活性層的光伏器件在熱處理的情況下能量轉(zhuǎn)換效率最高,能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到了5%左右。因此,設(shè)計(jì)并合成出新型的聚噻吩衍生物,研究聚噻吩結(jié)構(gòu)和性質(zhì)之間的關(guān)系,通過結(jié)構(gòu)修飾來改善聚噻吩衍生物的性質(zhì)引起了廣大科研人員的關(guān)注。從光伏材料的角度來考慮,這些聚噻吩衍生物應(yīng)該具有最基本的性質(zhì):好的溶解性和成膜性,較寬的吸收光譜(尤其在可見光區(qū))和較高載流子遷移率 【打印本頁】
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