光伏新型电池(光伏新型电池技术)

新一代太阳能电池包括哪几类太阳能电池呢？

太阳能电池板的种类： 　 1、单晶硅太阳能电池：　目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高的达到24％，这是目前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，以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。 2、多晶硅太阳能电池： 　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12％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)。 3、非晶硅太阳能电池： 　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。 4、多元化合物太阳电池： 　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。现在各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产。太阳能电池板(Solar panel)： 1、是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置，大部分太阳能电池板的主要材料为"硅"，但因制作成本较大，以至于它普遍地使用还有一定的局限。 2、相对于普通电池和可循环充电电池来说，太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。

光伏电池发展趋势

太阳能电池行业基本概况

光伏产业是指将硅料通过各类技术和工艺路线生产出太阳能电池片，并将太阳能电池经过串并联后进行封装保护形成大面积的太阳能电池组件，再配合功率控制器等，形成光伏发电装置的产业链。

1、单晶硅太阳能占比不断提升

根据半导体材料的不同，可以将太阳能电池分为晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池，其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。

目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池，而TOPCon、异质结、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。在太阳能电池市场上，多晶硅片经济型层一度领先单晶。但从2015-2016年开始，以隆基为首的单晶厂商实现技术突破，大幅降低了单晶硅片成本。由于单晶硅电池具备更高的转化效率，导致单晶硅片对应的单瓦成本实现反超，比多晶更低，后又出现以PERC电池为代表的高效单晶硅电池，进一步推动了单晶硅对多晶硅的替代，薄膜太阳能所占比重也逐年下降。

硅成本的下降主要依靠电池片成本和价格的下降。2016年以来，随着单多晶市场份额的逆转，电池价格在过去三年里下降了2/3，其驱动力一方面来自单晶硅片成本的快速下降，另一方面来自PERC技术渗透率提升大幅提高了电池转换效率。截至2019年，单晶产品市占率超过65%。

2、原材料在西部，应用端在东部

2019年我国光伏产品产能分布较为广泛，上游多晶硅和硅片的产能主要集中在电价更低的西部地区，尤其是新疆、四川、宁夏、云南等地。中下游电池片和组件主要集中在东部地区，如浙江和江苏，两者产能占全国产能比重超过60%。

3、太阳能电池仍存在较大的发展空间

我国的太阳能电池发展规模远小于欧美市场，以至于欧美市场对太阳能电池的补贴已经开始下滑，而我国的补贴力度仍然很大。在政府的补贴下，随着行业竞争的加剧，尤其是行业技术更新换代升级，小企业将因技术跟不上大规模企业，技术的落后导致众多企业逐年被市场淘汰。因此，总的结果是太阳能电池行业集中度逐年上升。

太阳能光伏电池是什么时候发明的

太阳光发电的历史可以追溯到1800年，贝克勒尔发现对某种半导体材料照射光后，会引起其伏安特性改变。最终，发现了光伏效应，并以此半导体制成太阳能光伏电池。1876年，英国科学家亚当斯等在研究半导体材料时发现了硒的光伏效应。1884年，美国科学家查尔斯制成了硒太阳能光伏电池，其转换效率很低，仅有1％。其后，对氧化铜等半导体材料研究，同样发现有光伏效应，所以也制成了以氧化铜等半导体材料为原料的太阳能光伏电池。

1954年，美国贝尔实验室的皮尔松、佛朗等三名科学家利用硅晶体材料开发出性能良好的太阳能光伏电池，其转换效率达6％，经过不断改良后，成为现在的硅太阳能光伏电池。

太阳能光伏电池是1958年开始得到应用的。当时前苏联发射了人造卫星，美国也发射了人造卫星，在太空领域上，展开了激烈的竞争。前苏联发射的人造卫星使用的是原子能电池，美国发射的先驱者1号通信卫星采用的就是太阳能光伏电池。

由于太阳能光伏电池的价格特别高(高达1500美元／w)，而且刚开始性能还不稳定，因此仅用于航天器。到了20世纪60年代初才慢慢趋于稳定，70年代开始在航天器上大量使用。太阳能光伏电池的性能虽然已稳定，但价格还是很高，所以直到20世纪70年代初太阳能光伏电池还没有得到广泛应用，只可用于航天器、人造卫星、山顶上的差转电台、海上航标灯、海岛灯塔电源等，一些不计成本，必须用的场所。

到了1973年后，在石油危机的推动下，太阳能光伏电池进入了蓬勃发展时期，太阳能光伏电池开始在地面使用，而且地面用太阳能光伏电池的数量很快就大大超过了在航天器上的使用量。这个时期，不但出现了许多新型电池，而且因为引进了许多新技术，出现了钝化技术、减反射技术、绒面技术、背表面场技术、异质结太阳能电池技术及聚光电池等非常有效的新技术。

1976年，美国ca公司的卡尔松发明了非晶硅太阳能光伏电池。该电池的转换效率虽低于单晶硅，但制造时可以任意选配电压电流比。

太阳能光伏电池的应用，到了20世纪80年代就比较广泛了，特别是在民用电器上得到了广泛应用，如太阳能计算器、太阳能手表和太阳能手机充电器等。

这主要有两个原因：一个是半导体集成电路的发展，使得电子产品消耗的电量大幅度下降，在室内灯光下，太阳能光伏电池也能产生电力，可以充分地使计算器等电子产品正常工作；另一个原因是电子产品工作所必需的电压能从一个基片上得到，这样一种新的集成型非晶硅太阳能光伏电池可以便宜地制造。太阳能光伏电池计算器实用化后，从手表开始，逐渐推广到各种电子产品的应用。

太阳能光伏电池除了可以用简单的装置就能够直接发电这一优点外，在使用时还有如下的优点。

(1)不产生对环境有不良影响的排放气体及有害物质，没有噪声。

(2)不仅在太阳光下可以发电，在荧光灯、白炽灯等扩散光下也可以发电。

(3)不需要更换电池。

(4)可以直接接到dc机械上。

(5)在使用场合就可以发电。

我国的太阳能光伏电池诞生的也比较早，而且我国也是应用较早的国家之一。

1959年，我国就诞生了第一只有实用价值的太阳能光伏电池。1971年3月太阳能光伏电池首次应用于我国第二颗人造卫星(实践1号)。而后，1973年太阳能光伏电池首次用于浮标灯。

20世纪70年代，我国开始生产太阳能光伏电池，70年代中末期引进国外关键设备和成套生产线，我国太阳能光伏电池的生产产业有了进一步的发展。

光伏电池的分类

单晶硅光伏电池

单晶硅光伏电池是开发较早、转换率最高和产量较大的一种光伏电池。单晶硅光伏电池转换效率在我国已经平均达到16.5%,而实验室记录的最高转换效率超过了24.7%。这种光伏电池一般以高纯的单晶硅硅棒为原料，纯度要求99.9999%。

多晶硅光伏电池

多晶硅光伏电池是以多晶硅材料为基体的光伏电池。由于多晶硅材料多以浇铸代替了单晶硅的拉制过程，因而生产时间缩短，制造成本大幅度降低。再加之单晶硅硅棒呈圆柱状，用此制作的光伏电池也是圆片，因而组成光伏组件后平面利用率较低。与单晶硅光伏电池相比，多晶硅光伏电池就显得具有一定竞争优势。

非晶硅光伏电池

非晶硅光伏电池是用非晶态硅为原料制成的一种新型薄膜电池。非晶态硅是一种不定形晶体结构的半导体。用它制作的光伏电池只有1微米厚度,相当于单晶硅光伏电池的1/300。它的工艺制造过程与单晶硅和多晶硅相比大大简化, 硅材料消耗少, 单位电耗也降低了很多。

铜铟硒光伏电池

铜铟硒光伏电池是以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料，在玻璃或其它廉价衬底上沉积制成的半导体薄膜。由于铜铟硒电池光吸收性能好，所以膜厚只有单晶硅光伏电池的大约l/100。

砷化镓光伏电池

砷化镓光伏电池是一种Ⅲ-V族化合物半导体光伏电池。与硅光伏电池相比,砷化镓光伏电池光电转换效率高，硅光伏电池理论效率为23% ,而单结砷化镓光伏电池的转换效率已经达到27%；可制成薄膜和超薄型太阳电池，同样吸收95%的太阳光, 砷化镓光伏电池只需5-10μm的厚度,而硅光伏电池则需大于150μm。

碲化镉光伏电池

碲化镉是一种化合物半导体,其带隙最适合于光电能量转换。用这种半导体做成的光伏电池有很高的理论转换效率， 已实际获得的最高转换效率达到16.5%。碲化镉光伏电池通常在玻璃衬底上制造，玻璃上第一层为透明电极，其后的薄层分别为硫化镉、碲化镉和背电极，其背电极可以是碳桨料，也可以是金属薄层。碲化镉的沉积技术方法很多，如电化学沉积法、近空间升华法、近距离蒸气转运法、物理气相沉积法、丝网印刷法和喷涂法等。碲化镉层的厚度通常为1.5-3um，而碲化镉对于光的吸收有1.5um的厚度也就足够了。

聚合物光伏电池

聚合物光伏电池是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势, 在导电材料表面进行多层复合, 制成类似无机P-N结的单向导电装置。

比较常见光伏电池的种类对比各自优缺点

常见的光伏电池的种类以及它的优缺点我详细介绍一下。一、单晶硅太阳能电池

单晶硅太阳能电池的结构主要包括正面梳状电极、减反射膜、N型层、PN结、P型层、背面电极等。单晶硅太阳能电池广泛用于空间和地面，这种太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料。将单晶硅棒切成片，经过一系列的半导体工艺形成PN结。然后采用丝网印刷法做成栅线，经过烧结工艺制成背电极，单晶硅太阳能电池的单体片就制成了。单体片即可按所需要的规格用串联和并联的方法组装成太阳能电池组件(太阳能电池板)，构成一定的输出电压和电流。最后用框架进行封装，将太阳能电池组件组成各种大小不同的太阳能电池阵列。目前单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，实验室成果也有20%以上的。

二、多晶硅太阳能电池

多晶硅薄膜太阳电池是将多晶硅薄膜生长在低成本的衬底材料上，用相对薄的晶体硅层 作为太阳电池的激活层，不仅保持了晶体硅太阳电池的高性能和稳定性，而且材料的用量大幅度下降，明显地降低了电池成本。多晶硅薄膜太阳电池的工作原理与其它太阳电池一样，是基于太阳光与半导体材料的作用而形成光伏效应。太阳能电池使用的多晶硅材料多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化，然后注入石墨铸模中，即得多晶硅锭。这种硅锭铸成立方体，以便切片加工成方形电池片。多晶硅太阳能电池板的制作工艺与单晶硅太阳能电池板差不多，其光电转换效率约12%左右，稍低于单晶硅太阳能电池，但是材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。

三、非晶硅太阳能电池

非晶硅太阳能电池由透明氧化物薄膜(TCO)层、非晶硅薄膜P-I-N层(I层为本征吸收层)、背电极金属薄膜层组成，基底可以是铝合金、不锈钢、特种塑料等。它与单晶硅和多晶硅太阳能电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低。制造方法有多种，最常见的是用辉光放电法得到N型或P型的非晶硅膜。衬底材料一般用玻璃或不锈钢板。非晶硅太阳能电池很薄，可以制成叠层式，或采用集成电路的方法制造，可一次制作多个串联电池，以获得较高的电压。目前非晶硅太阳能电池光电转换效率偏低，国际先进水平为10%左右。

四、多元化合物太阳能电池

硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，在广泛深入的应用研究基础上，国际上许多国家的碲化镉薄膜太阳电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。

1、硫化镉太阳能电池：虽然光电效率已提高到9%，但是仍无法与多晶硅太阳能电池竞争。与非晶硅薄膜电池相比，制造工艺比较简单。

2、砷化镓太阳能电池：砷化镓与太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温，在250℃的条件下，光电转换性能仍很良好，其最高光电转换效率约30%，特别适合做高温聚光太阳能电池。由于镓比较稀缺，砷有毒，制造成本高，此种太阳能电池的发展受到影响。

3、铜铟硒太阳能电池：以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料制成的太阳能电池。它是一种多晶薄膜结构，材料消耗少，成本低，性能稳定，光电转换效率在10%以上。因此是一种可与非晶硅薄膜太阳能电池相竞争的新型太阳能电池。

五、纳米晶体化学太阳能电池

染料敏化纳米晶体太阳能电池(DSSCs)主要包括镀有透明导电膜的玻璃基底，染料敏化的半导体材料、对电极以及电解质等几部分。其阳极为染料敏化半导体薄膜(TiO2膜)，阴极为镀铂的导电玻璃。纳米晶体TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10，.寿命能达到20年以上。

六、叠层太阳能电池

叠层电池使得电池的性能可以得到叠加。太阳能电池的薄层化使其可以做得更薄，因此器件的叠层也变得更为现实可行。叠层电池可以是同种器件的叠层，也可以是异类器件的叠层。每一个叠层单元，由于感光部分的光响应性能不同，可分别吸收利用不同波段的太阳光。经过叠层，太阳光可以在全波段上都受到较好的吸收;同时由于器件之间的耦合效应，整体的光能转换效率可以达到更高水平。

七、柔性太阳能电池

柔性太阳能电池板采用高晶硅材料制成，并用高强度、透光性能强的太阳能专用钢化玻璃以及高性能、耐紫外线辐射的专用密封材料层压制而成，有能抗冰雪、抗震、防压等多种优点，即使在温度剧变的恶劣条件下也能正常使用，。所以柔性电池能用在平板类太阳能电池难以胜任的许多领域，例如太阳能汽车、飞机、飞艇、建筑、纺织品、帐篷、服装、头盔，玩具等特殊曲面上。

光伏新型电池的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于光伏新型电池技术、光伏新型电池的信息别忘了在本站进行查找喔。微信号:ymsc_2016