太陽能電池基礎(chǔ)知識介紹.ppt

1、1,硅基薄膜太陽電池基礎(chǔ)知識介紹,部門: 技術(shù)部 2010年5月31日,2,太陽電池分類 硅基薄膜太陽電池的發(fā)展 硅基薄膜太陽電池的優(yōu)缺點 薄膜電池的光照性能衰退現(xiàn)象 電池光電轉(zhuǎn)換效率的計算 薄膜電池工藝基礎(chǔ)簡介,提 綱,3,薄膜太陽電池分類 硅基薄膜太陽電池的發(fā)展 薄膜電池的光照性能衰退現(xiàn)象 電池光電轉(zhuǎn)換效率的計算 電池片的應(yīng)用,一、太陽能電池分類匯總,薄膜太陽電池簡介,硅薄膜,碲鎘系(CdTe),染料薄膜和有機薄膜(TiO2),非晶,非晶/微晶(a-Si,a-Si/c-Si),First Solar， US,United Solar(8%) ,EPV(56%) US,Kaneka, Sha

2、rp ( 810%) Japan,LG, 周星(9.6%) 韓國,銅銦系(CIS,CIGS),金屬薄膜,正泰(9.0%),天威(67%),新奧(88.5%),金太陽(8%),尚德(67%),百世德(88.5%) 中國,Leybold Optics(9.5%) German,JST German,山東孚日股份 中國,5,1975年Spear等在非晶氫硅中實現(xiàn)可控摻雜， 1976年美國RCA實驗室制成了世界上第一個非晶硅太陽電池效率2.4% 1980年日本三洋電器公司利用非晶硅太陽電池制成袖珍計算器； 1987年摻C, 摻Ge,光陷阱工藝非晶硅電池轉(zhuǎn)化效率達12%(Initial)；面積從0.1M

3、2 發(fā)展到0.3M2 , Module 功率14W( stable Eff 5%) 1988年與建筑材料相結(jié)合的非晶硅太陽能電池投入應(yīng),二 、硅基薄膜太陽電池的發(fā)展,History,Today,實驗室: Triple 電池 15.3% 產(chǎn)業(yè)化: 非晶硅/微晶硅疊層電池 G5 (1.1*1.3M2) 9.6% G8.5(2.2*2.6M2) 8.5%,6,硅基薄膜太陽電池的技術(shù)發(fā)展,EPV, Oerlikon, AMAT,EPV,EPV 泉州金太陽Unit-solar,Oerlikon AMAT Kanaka Sharp.,?,BestSOLAR Confidential,三、硅基薄膜電池優(yōu)缺點

4、 優(yōu)點: 耗材少: 硅薄膜太陽電池的厚度在2m左右其厚度只有晶硅電池的1% 能耗低:硅薄膜電池制備工藝200OC 左右，而晶體硅核心工藝需要1000OC 無毒，無污染 更多的發(fā)電量 a.良好的弱光性:使得在陰雨天比晶體硅電池有多10%左右的發(fā)電量 b.高溫性能好:溫度系數(shù)低,使得薄膜電池在高溫工作狀況下同樣有比晶體硅電池 高的發(fā)電量 美觀、大方 電池組件的顏色與建筑物的顏色比較容易匹配，美化室內(nèi)外 環(huán)境，加 上精細、整齊的激光切割線，使建筑物更加美觀、大方，更有魅力。 應(yīng)用穩(wěn)定性更好 由于非晶硅太陽電池的電流密度較小,熱斑效應(yīng)不明顯，所以，使用起來更加方便、可靠。 能源回收期短 成本低且下降空

5、間大,缺點 前期資金投資大 光致衰退(S-w效應(yīng)) 效率偏低,設(shè)備、原材料國產(chǎn)化 減薄非晶硅層, 改善光衰 疊層電池如非晶硅/微晶硅,改善光衰,提高效率 改善各層材料間界面性能，提高功率 新產(chǎn)品的開發(fā)、新材料、新工藝,解決方案,硅基薄膜太陽電池缺點以及應(yīng)對,四 、非晶硅的光照衰退(Staebler-Wronski效應(yīng)),光致衰退現(xiàn)象：非晶硅電池在強光下照射數(shù)小時，電性能下降并逐漸趨于穩(wěn)定；若樣品在160下退火，電學(xué)性能可恢復(fù)原值(S-W效應(yīng)) 非晶硅制造過程中Si-Si弱鍵的作用,薄膜太陽電池LID測試 ( IEC認證),資料來源:應(yīng)用材料,光老化試驗,測試環(huán)境,標(biāo)準(zhǔn)條件（STC） 光強：光功

6、率密度為1000W/m2 光譜特征：AM1.5 環(huán)境溫度：25,五、電池的光電轉(zhuǎn)換效率計算,光譜特征：AM1.5,cos=2/3 (48.2o) AM1.5=1/cos,Light,Eff =Pm/（1000W/m2組件面積) 例如公司電池片輸出功率為480W，面積為5.7m2 ， 則效率=480/(1000*5.7)=8.42% Stable Eff uc-si; a-si/uc-si,優(yōu)點: 穩(wěn)定性好;近紅外高透過率,不受氫離子還原作用,2、制備方式,磁控濺射+制絨 ( leybold optics, PIA Nova, 信義玻璃 ),缺點：成本較高,產(chǎn)品有待驗證,TCO與薄膜太陽能電池的

7、關(guān)聯(lián),薄膜太陽能電池,Sunlight,glass,-,TCO用于薄膜電池的前電極,TCO作為薄膜電池前電極的性能要求,透光性: 可見光 (Transimission)80%,表面絨面度: (Roughness) 1215%,面電阻 R 913 ,更低的成本,薄膜太陽能電池的未來,TJ Cost: - 40%,26,更高的效率,非晶硅/微晶硅電池的未來結(jié)構(gòu),光捕獲(Light Trapping)示意圖,單位基礎(chǔ)常識,微米 1um10-6 m（米） 納米 1nm10-9 m（米） 埃米 1 10-10 m（米） 赫茲1Hz1/T （T為周期，T的單位為秒） 兆瓦 1MW=1000KW=106W 真空單位 1Tor