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太阳能储能锂电池的构成材料有哪些

时间:2022-06-22 编辑:亚博手机版 游览:121次

  太阳能发电作为清洁能源领域的领头羊,备受业界关注。如果你对这个感兴趣,我给你看看太阳能电池的组成和相关的光伏材料。太阳能发电装置,俗称太阳能电池,可以直接将太阳能转化为电能。在太阳能电池板中,太阳释放的光子使半导体材料的外层电子脱离原子键。当电子被迫向同一个方向运动时,电流似乎可以为电子设备供电或向电网输电。

  自1839年法国物理学家Alexandre-EdmondBequerel首次将光伏发电技术理论化以来,光伏发电一直是科学研究领域的课题之一。目前,随着美国、日本和欧洲的重要研究团队加速其太阳能系统的产业化,光伏产业的国际市场不断扩大。

  光伏模块

  虽然光伏发电系统由不同的材料组成,但所有组件从迎光表面到背光表面都包括几层材料。阳光首先穿过保护层(通常是玻璃),然后通过透明接触层进入电池内部。模块的中心是吸附材料,它吸收光子,然后完成光生电流。半导体材料取决于光伏系统的具体要求。

  吸附层材料下面是完成电路传导的背面金属层。复合膜层在背面金属层之下,其目的是防水和绝缘光伏组件。通常在光伏组件的背面增加一层额外的保护层,保护层由玻璃、铝合金或塑料制成。

  半导体材料

  光伏系统中的半导体材料可以是硅、多晶薄膜或单晶薄膜。材料包括单晶硅、多晶硅和非晶硅。单晶硅结构规整,光电转换率高于多晶硅。

  非晶硅中的硅原子是随机分布的,其光电转换率低于单晶硅,但与晶体硅相比,可以捕获更多的光子。同时,在非晶硅中加入锗或碳进行合金化可以增强这一特性。

  铜铟硒(CIS)、镉铟硒(cadmiumtelluride、CdTe)和薄膜硅是常用的多晶薄膜材料,而光电转换率高的材料,如镓砷(GaAs)通常含有单晶硅薄膜材料。上述材料因其独特的性能,均用于特定的光伏发电领域。这些特性包括:结晶度、带隙、吸收和加工难度。

  外部因素对半导体的影响

  晶体结构中原子的排列顺序决定了半导体材料的结晶度,太阳能电池的电荷传输、电流密度和能量转换效率都受到结晶度的影响。半导体的带隙是电子从束缚态跃迁到自由态(即允许电子导电)所需的最小能量。带隙通常表示为Eg,它描述了价带和导带之间的能量差。半导体的价带是低能级,导带是高能级。吸收系数用于表征特定波长的光子穿透介质的距离,它决定光子被介质吸收的能力。吸收系数由电池材料和吸收光子的波长决定。各种半导体材料和器件的成本和加工难度取决于许多因素,包括材料的类型和规模、生产周期和沉积室中电池的迁移特性。在光伏发电的具体需求中,每一个因素都会起到重要的作用。

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