非晶硅太阳能光伏电池的构造原理:
1. 非晶硅材料主要通过气相沉积法生产,包括辉光放电分解法(GD)、溅射法(SP)、真空蒸发法、光化学气相沉积法(CVD)和热丝法(HW)等不同技术。
2. 等离子增强化学气相沉积法(PECVD)是目前广泛采用的沉积非晶硅的方法。在PECVD过程中,常用的原料气体包括SiH4和H2,而在制备叠层电池时,会使用SiH4、GeH4,并加入B2H6和PH3以实现掺杂。
3. 在PECVD沉积过程中,SiH4和GeH4在低温等离子体的作用下分解,形成a-Si或a-SiGe薄膜。这种方法的特点是低温工艺和适用于大面积薄膜生产,适合于大规模制造。
非晶硅太阳能光伏电池的优点:
1. 制造成本低:
非晶硅薄膜的光吸收系数比晶体硅高,因此电池厚度只需大约1μm,节省了大量的硅材料。
可以直接沉积薄膜,避免了切片损失。
可以利用集成技术,在制备过程中一次性完成电池组件,简化工艺过程。
电池的pin结在较低温度下制造,减少了能源消耗。
电池的单片面积可以大到0.7~1.0m²,便于组装,易于实现大规模生产。
2. 能源消耗的回收期短:
每平方米非晶硅电池的生产能耗大约为100kW·h,能源回收期仅需1至1.5年,远低于晶体硅电池。
3. 发电量多:
测试显示,在相同条件下,非晶硅电池的发电量比单晶硅电池高约8%,比多晶硅电池高约13%。
4. 售价低:
目前非晶硅电池的售价大约比晶体硅电池低1/4至1/3。
性能分析和亟待解决的问题:
1. 性能分析:
单晶硅太阳能电池:转换效率最高,技术最为成熟,但硅消耗量大,成本高,工艺复杂,转换效率在16%-20%。
多晶硅太阳能电池:转换效率较高,但多晶硅生产工艺复杂,供应受限制,转换效率在14%-16%。
非晶硅薄膜太阳能电池:成本低,可大规模生产,但转换效率不高,光致衰退效率问题需要解决,转换效率在9%-13%。