薄膜太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)是什么
薄膜太陽(yáng)能電池可以使用在價(jià)格低廉的陶瓷、石墨、金屬片等不同材料當(dāng)基板來(lái)制造，形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)μm，下面是百分網(wǎng)小編給大家整理的薄膜太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)簡(jiǎn)介，希望能幫到大家！
薄膜太陽(yáng)能電池的特點(diǎn)
1.沒(méi)有內(nèi)部電路短路問(wèn)題(聯(lián)機(jī)已經(jīng)在串聯(lián)電池制造時(shí)內(nèi)建)
2.相同遮蔽面積下功率損失較小(弱光情況下的發(fā)電性佳)
3.有較佳的功率溫度系數(shù)
4.材料供應(yīng)無(wú)慮
5.較高的累積發(fā)電量
6.只需少量的硅原料
7.照度相同下?lián)p失的功率較晶圓太陽(yáng)能電池少
8.厚度較晶圓太陽(yáng)能電池薄
9.較佳的光傳輸
10.可與建材整合性運(yùn)用(BIPV)
薄膜太陽(yáng)能電池的原理
在化學(xué)電池中，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進(jìn)行氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，這種反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。負(fù)極活性物質(zhì)由電位較負(fù)并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳?xì)浠衔锏取?/p>
正極活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成，如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物，氧或空氣，鹵素及其鹽類，含氧酸及其鹽類等。電解質(zhì)則是具有良好離子導(dǎo)電性的材料，如酸、堿、鹽的水溶液，有機(jī)或無(wú)機(jī)非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。
當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，兩極之間雖然有電位差(開(kāi)路電壓)，但沒(méi)有電流，存儲(chǔ)在電池中的化學(xué)能并不轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)外電路閉合時(shí)，在兩電極電位差的作用下即有電流流過(guò)外電路。同時(shí)在電池內(nèi)部，由于電解質(zhì)中不存在自由電子，電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應(yīng)，以及反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來(lái)完成。因此，電池內(nèi)部正常的電荷傳遞和物質(zhì)傳遞過(guò)程是保證正常輸出電能的必要條件。充電時(shí)，電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過(guò)程的方向恰與放電相反;電極反應(yīng)必須是可逆的，才能保證反方向傳質(zhì)與傳電過(guò)程的.正常進(jìn)行。因此，電極反應(yīng)可逆是構(gòu)成蓄電池的必要條件。
為吉布斯反應(yīng)自由能增量(焦);F為法拉第常數(shù)=96500庫(kù)=26.8安·小時(shí);n為電池反應(yīng)的當(dāng)量數(shù)。這是電池電動(dòng)勢(shì)與電池反應(yīng)之間的基本熱力學(xué)關(guān)系式，也是計(jì)算電池能量轉(zhuǎn)換效率的基本熱力學(xué)方程式。實(shí)際上，當(dāng)電流流過(guò)電極時(shí)，電極電勢(shì)都要偏離熱力學(xué)平衡的電極電勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為極化。電流密度(單位電極面積上通過(guò)的電流)越大，極化越嚴(yán)重。極化現(xiàn)象是造成電池能量損失的重要原因之一。
極化的原因有三：
�、儆呻姵刂懈鞑糠蛛娮柙斐傻臉O化稱為歐姆極化;
②由電極-電解質(zhì)界面層中電荷傳遞過(guò)程的阻滯造成的極化稱為活化極化;
�、塾呻姌O-電解質(zhì)界面層中傳質(zhì)過(guò)程遲緩而造成的極化稱為濃差極化。減小極化的方法是增大電極反應(yīng)面積、減小電流密度、提高反應(yīng)溫度以及改善電極表面的催化活性。
薄膜太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)介
歷史背景
隨著煤、石油、天然氣等能源日益枯竭和環(huán)境污染日益加劇,人們迫切需要尋找清潔可再生新能源。作為地球無(wú)限可再生的無(wú)污染能源———太陽(yáng)能的應(yīng)用日益引起人們的關(guān)注,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能電池的研制得到了迅速發(fā)展。目前以商品化的晶體硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率最高,但受材料純度和制備工藝限制,成本高,很難再提高轉(zhuǎn)化效率或降低成本。薄膜太陽(yáng)能電池只需幾μm的厚度就能實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,是降低成本和提高光子循環(huán)的理想材料。
物理優(yōu)勢(shì)
硅材料是現(xiàn)今太陽(yáng)電池的主導(dǎo)材料，在成品太陽(yáng)電池成本份額中，硅材料占了將近40%，而非晶硅太陽(yáng)電池的厚度不到1μm，不足晶體硅太陽(yáng)電池厚度的1/100，這就大大降低了制造成本，又由于非晶硅太陽(yáng)電池的制造溫度很低(-200℃)、易于 實(shí)現(xiàn)大面積等優(yōu)點(diǎn)，使其在薄膜太陽(yáng)電池中占據(jù)首要地位，在制造方法方面有電子回旋共振法、光化學(xué)氣相沉積法、直流輝光放電法、射頻輝光放電法、濺射法和熱絲法等。特別是射頻輝光放電法由于其低溫過(guò)程(-200℃)，易于實(shí)現(xiàn)大面積和大批量連續(xù)生產(chǎn)，現(xiàn)成為國(guó)際公認(rèn)的成熟技術(shù)。在材料研究方面，先后研究了a-SiC窗口層、梯度界面層、μC-SiC p層等，明顯改善了電池的短波光譜響應(yīng).這是由于a-Si太陽(yáng)電池光生載流子的生成主要在i層，入射光到達(dá)i層之前部分被p層吸收，對(duì)發(fā)電是無(wú)效的.而a-SiC和μC-SiC材料比p型a-Si具有更寬的光學(xué)帶隙，因此減少了對(duì)光的吸收，使到達(dá)i層的光增加;加之梯度界面層的采用，改善了a-SiC/a-Si異質(zhì)結(jié)界面光電子的輸運(yùn)特性.在增加長(zhǎng)波響應(yīng)方面，采用了絨面TCO膜、絨面多層背反射電極(ZnO/Ag/Al)和多帶隙疊層結(jié)構(gòu)，即glass/TCO/p1i1n1/p2i2n2/p3i3n3/ZnO/Ag/Al結(jié)構(gòu).絨面TCO膜和多層背反射電極減少了光的反射和透射損失，并增加了光在i層的傳播路程，從而增加了光在i層的吸收.多帶隙結(jié)構(gòu)中，i層的帶隙寬度從光入射方向開(kāi)始依次減小，以便分段吸收太陽(yáng)光，達(dá)到拓寬光譜響應(yīng)、提高轉(zhuǎn)換效率之目的。在提高疊層電池效率方面還采用了漸變帶隙設(shè)計(jì)、隧道結(jié)中的微晶化摻雜層等，以改善載流子收集。
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