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太阳能发电作为清洁动力范畴的“佼佼者”现在备受业界重视。假如对此感兴趣,就带你了解太阳能电池的构成和相关的光伏材料。
太阳能发电设备,一般被称为太阳能电池,能够直接将太阳光能转化为电能。在太阳能电池板中,太阳开释的光子使半导体材料的外层电子脱离原子键的捆绑。当电子受迫在同一方向运动时,便能够发生电流,为电子设备供电或向电网运送电力。
自从法国物理学家Alexandre-Edmond Bequerel在1839年初次将光伏发电技能理论化至今,光伏发电一直是科研范畴的主题之一。现在,跟着美国、日本和欧洲的首要研讨团队在加速推进各自太阳能体系的工业化,光伏工业世界商场也继续扩展。
尽管光伏发电体系的组成材料各异,但一切的组件都包含若干层从向光面到背光面的材料。太阳光首要穿过保护层(一般为玻璃),然后经过通明触摸层进入到电池内部。在组件的中心是吸附材料,这一层材料吸收光子,从而完结“光生电流”。而其间的半导体材料取决于详细的光伏体系需求。
在吸附层材料下面是完结电路导通的背金属层。复合薄膜层在背金属层下面,其作用是使光伏组件防水绝热。一般光伏组件背部会添加额外的保护层,保护层材料为玻璃、铝合金或塑料。
光伏发电体系中的半导体材料能够是硅、多晶薄膜或单晶薄膜。硅材料包含单晶硅、多晶硅和非晶硅。单晶硅具有规矩的结构,它比多晶硅光电转化率高。
非晶硅中的硅原子是随机散布的,其光电转化率也低于单晶硅,可是与晶体硅比较,它能捕捉到更多的光子,一起在非晶硅中添加锗或碳进行合金化能够增强其这一特性。
铜铟硒(Copper indium diselenide,CIS)、碲化镉(cadmium telluride,CdTe)和薄膜硅都是常用的多晶薄膜材料,而光电转化率较高的材料如砷化镓(gallium arsenide,GaAs)也一般包含单晶硅薄膜材料。上述材料都因其共同的功能而用于特定的光伏发电范畴。这些特性包含:结晶度、带隙巨细、吸收功能和加工难易程度。
晶体结构中的原子摆放次序决议了半导体材料的结晶度,而太阳能电池的电荷传输、电流密度和能量转化功率都要遭到结晶度的影响。半导体材料的带隙是使电子从捆绑情况过渡到自在情况(即答应电子传导)所需的最小能量。带隙巨细一般以Eg表明,它描绘的是价带和导带的能量差。半导体材料的价带是低能级,导带是高能级。吸收系数用于表征某特定波长的光子穿透介质的间隔,它决议了光子被介质吸收的才能。吸收系数由电池材料和被吸收光子的波长决议。
各种半导体材料和器材的本钱和加工难易程度取决于多种要素,包含材料的品种和运用规划,出产周期以及电池在堆积室内的搬迁特性。在详细的光伏发电需求中,每一个要素都将起到重要作用。
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