请百度搜索芜湖晶辉电子科技有限公司官方网站关键词找到我们!

公司动态

晶辉电子介绍:柔性太阳能电池

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2016/8/9     浏览次数:    


  柔性太阳能电池,是薄膜太阳能电池的一种,而且技术更好、性能优良、成本低廉、用途广泛。可以应用于太阳能背包、太阳能敞篷、太阳能手电筒、太阳能汽车、太阳能帆船甚至太阳能飞机上。柔性太阳能的一个重要应用领域是 BIPV(Building Integrated Photovoltaic,光伏建筑一体化),它可以集成在窗户或屋顶、外墙 或内墙上。

  电池原理

  在金属表面照射紫外光,可以发生光电效应。如爱因斯坦结论的那样,由于入射光的光子能量大于电子的束缚能,所以产生自由电子。太阳能电池的功能是把太阳光转换为电压和电流,是一种光电转换。 光伏效应比光电效应的效率高得多。因为在发生光伏效应的太阳能电池中,2种极性相反的半导体组成了 p-n 结(p-n Junction),形成内建电场,驱动电子进入电路,在电路中形成电压和电流。 类型介绍 "非晶硅" 非晶硅 非晶硅(amorphous silicon, a -Si)柔性电池的厚度是晶体硅电池的1/300,可以进一步地降低原材料 成本。

  非晶硅柔性电池的一个突破时 1997 年提出的三结叠层电池结构,提高了转换效率和稳定性,稳定后的转换效率达到8 .0%-8.5%。 以美国 United Solar Ovonic 公司的非晶硅柔性电池为例,非晶硅三结叠层电池结构包含了三层不同带隙的p-n 结吸收层,顶电池用 1.8eV 带隙的非晶硅 a -Si,吸收蓝光。中间电池用 1 .6eV 带隙的硅锗合金 a -SiGe,吸收绿光,Ge 的含量为 10%-15%。底电池用 1 .4eV 带隙的硅锗合金 a -SiGe, 为 40%-50%吸收红光和红外光,Ge 的含量较高。太阳光依次通过三层半导体吸收层后,还有一部分没有 被吸收的光线,经过 Al/ZnO 的背反射层反射后,回到三层半导体吸收层,再进行一次吸收过程,背反射层起到陷光作用。这样非晶硅柔性电池可以更有效地吸收入射光,提高了转换效率和输出功率,在低入射光和散射光的条件下,性能更好。

  截止2016年国内只有迅力光能在生产非晶硅柔性薄膜电池及组件,转换效率为8-10%,整体厚度仅为1.5mm。在产品应用上,除了卷对卷式的柔性薄膜组件外,还有折叠式充电包,扩展了柔性非晶硅的应用。

 铜铟镓硒

  铜铟镓硒 20 世纪70 年代中期,人们开始研究铜铟镓硒(copper indium gallium diselenide,Cu(In,Ga)Se2,CIGS)薄膜电池。CIGS 薄膜属于黄铜矿结构(chalcopyrite)晶体,其带 隙可以调节。由于太阳能电池对带隙的要求是1~1.7eV,通过改变 III 族阳离子 In、Ga、Al 和 VI 族阴 离子 Se、S 的含量,可以按照需要调节CIGS 的带隙。和非晶硅相比,CIGS 晶体内部缺陷少,性能 更稳定,组件寿命达 25 年。在组件使用过程中,铜离子的移动可以修复缺陷,因此组件性能会不断地 提高,这和非晶硅的光致衰退效应或S -W 效应(Staebler-Wronskieflect)恰恰相反。 有机在有机太阳电池(organic photovoltaic, OPV)中,有机半导体吸收介质通常由施主材料和受主材料混合而成。施主材料善于给出电子、吸收空穴,混合后具有正电性,共轭聚合物(conjugated polymer)是典型的施主 材料。受主材料善于吸收电子、给出空穴,混合后具有负电性,富勒烯(fullerene,C 60)是典型的受主材料。 激子(excition)是被束缚的电子- 空穴对,是受激后的准离子(quasiparticle)。受激后,电子和空穴分离,但是电子- 空穴对仍然通过静电的库伦力互相吸引,由于库伦束缚而不能彻底分离,形成激子。激子有两种,瓦尔尼- 模特激子(Wannier-Mottexcition)和弗伦克尔激子(Frenkel exciton)。瓦尔尼-模特激子存在于在晶体硅半 导体中,被激发到导带中的电子和价带中的空穴形成束缚态,库伦力较弱,在 0.01eV 左右。弗伦克尔激子存在 于有机介质的施主材料中,之间的库伦力较强,在0.3eV 左右。

  染料敏化

  早在 20 世纪 70 年代,人们就希望通过模拟光合作用,开发出新型太阳能电池。那时,人们在半导体晶体 材料二氧化钛(titanium dioxide, TiO2 )表面,包裹一层叶绿素(chlorophyll)染料。虽然提出了染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell, DSC)的概念,但是由于电子在叶绿素中输运困难,转换效率只有0 .01%。 直到 1991 年,瑞士化学家 Michael Gratzel 运用纳米技术,才推动了染料敏化电池的实质性发展。    Gratzel把大颗粒的TiO2晶体,替换成直径20nm的小颗粒海绵状TiO2,外层包裹染料薄层,形成10um厚的光学透明薄膜。制成的染料敏化电池,其转换效率就已经达到了7 .1%,电流密度达到 12mA/cm。

  而现 在,染料敏化电池转换效率的世界纪录是11%。 在燃料敏化电池的结构中,光敏剂( photosensitizer)通过羧基( crboxyl,-COOH)、磷酸基( phosphonic acid,-PO3H2)或硼酸基(boronic acid –B(OH)2)功能团,覆盖在TiO2 颗粒表面,形成电荷转移络合物(charge transfer complex),再浸泡在氧化还原介体(redox mediator)溶液中,TCO 玻璃和金属衬底分别作为阴极和阳极,

  芜湖晶辉电子了解到,2016年我国科学家研究成新型柔性太阳能电池,日后或可实现可穿戴太阳能设备。


返回上一步
打印此页
在线客服
在线客服:
13530856210

请扫描二维码
打开手机站

[向上]