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什么是光伏电池?

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发布日期:2018-07-27 浏览次数:664
核心提示:光伏电池可以把太阳的光能直接转化为电能,光伏电池在生产生活中的应用非常广泛,文中主要介绍了光伏电池的基本情况、分类、特点、应用情况、我国的发展使用情况等内容。

太阳能有着巨大的发展空间和良好的市场前景,太阳能光伏电池凭借其能量充足、可再生且环保的特点更是得到了广泛的应用。太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。目前,在国际市场中可供使用的光伏电池种类较少,地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池,可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面,单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低,但价格更便宜。

基本介绍

按照应用需求,太阳能电池经过一定的组合,达到一定的额定输出功率和输出的电压的一组光伏电池,叫光伏组件。根据光伏电站大小和规模,由光伏组件可组成各种大小不同的阵列。

光伏组件,采用高效率单晶硅或多晶硅光伏电池、高透光率钢化玻璃、Tedlar、抗腐蚀铝合多边框等材料,使用先进的真空层压工艺及脉冲焊接工艺制造。即使在最严酷的环境中也能保证长的使用寿命。

组件的安装架设十分方便。组件的背面安装有一个防水接线盒,通过它可以十分方便地与外电路连接。对每一块太阳电池组件,都保证20年以上的使用寿命。

分类

按结构分类:

同质结太阳电池,异质结太阳电池,肖特基太阳电池

按材料分类:

太阳电池,敏化纳米晶太阳电池,有机化合物太阳电池,塑料太阳电池,无机化合物半导体太阳电池

按光电转换机理分类:

传统太阳电池,激子太阳电池

按品种分类:

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。

特点

1、优点

无枯竭危险;绝对干净(无污染,除蓄电池外);不受资源分布地域的限制;可在用电处就近发电;能源质量高;使用者从感情上容易接受;获取能源花费的时间短;供电系统工作可靠。

2、缺点

照射的能量分布密度小;获得的能源与四季、昼夜及阴晴等气象条件有关;造价比较高。

应用情况

一、用户太阳能电源

1.小型电源10-100W不等,用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电,如照明、电视、收录机等;

2. 3-5KW家庭屋顶并网发电系统;

3.光伏水泵

解决无电地区的深水井饮用、灌溉。

二、交通领域

如航标灯、交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高空障碍灯、高速公路/铁路无线电话亭、无人值守道班供电等。

三、通讯/通信领域

太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统;农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。

四、石油、海洋、气象领域

石油管道和水库闸门阴极保护太阳能电源系统、石油钻井平台生活及应急电源、海洋检测设备、气象/水文观测设备等。

五、家庭灯具电源

如庭院灯、路灯、手提灯、野营灯、登山灯、垂钓灯、黑光灯、割胶灯、节能灯等。

六、光伏电站

10KW-50MW独立光伏电站、风光(柴)互补电站、各种大型停车厂充电站等。

中国情况

世界的节约能源概念普遍下,光伏电池绿色科技已是产业新星。而这波绿色科技潮流,又首推太阳能最为行情看涨,有可能成为全球红透半边天的明日之星。面对国际油价不断飙高,第三次石油危机即将到来的危机,一股全世界重新洗牌的能源卡位战,已经响起咚咚战鼓,蓄势待发了。

电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时,越来越多的国家开始实行“阳光计划”,开发太阳能资源,寻求经济发展的新动力。

欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下,各国的太阳能电池制造业争相投入巨资,扩大生产,以争一席之地。

全球太阳能电池市场竞争激烈,欧洲和日本领先的格局已被打破。尽管主要的销售市场在欧洲,但太阳能电池的生产重镇已经转移到亚洲。2011年,在光伏市场带动下,全球光伏电池产量持续增长,达到29.5GW。

在世界光伏市场的强力拉动下,中国太阳能电池制造业通过引进、消化、吸收和再创新,获得了长足的发展。中国太阳能电池产业的发展大致可分为三个阶段。第一阶段为1984年以后的研究开发时期;之后迎来了2001年以后的产业形成时期,第二阶段也是尚德等太阳能电池厂商开始创业的时期;2005年至今的第三阶段是中国太阳能电池产业的快速发展时期。

光伏电池得益于国家对太阳能新能源产业的政策、资金支持,2011年太阳能电池产业增长迅速,在世界10大太阳能电池生产商中有6家是中国企业。

中国对太阳能电池的研究起步于1958年,20世纪80年代末期,国内先后引进了多条太阳能电池生产线,使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW,这种产能一直持续到2002年,产量则只有2MW左右。2002年后,欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应。欧盟委员会公告显示,反倾销调查的产品为光伏组件、硅片、电池等,范围较美国有所扩大,国内数百家企业牵涉其中。

中国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2006年全国太阳能电池的产量为438MW,2007年全国太阳能电池产量为1188MW。中国已经成超越欧洲、日本为世界太阳能电池生产第一大国。2008年的产量继续提高,达到了200万千瓦。

中国光伏电池产量年增长速度为1-3倍,光伏电池产量占全球产量的比例也由2002年1.07%增长到2008年的近15%。总体来看,中国太阳能电池的国际市场份额和技术竞争力大幅提高。在产业布局上,中国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区,已经形成了各具特色的太阳能产业集群。

按照反倾销的程序,欧盟下一步将会根据企业规模、出口数量、出口金额等选取抽样企业,这些抽样企业将会享有单独的反倾销税率。与以往不同的是,过去欧洲选取抽样企业一般是2至3家企业,但欧盟此次可能会选择5至6家企业作为应诉企业。

业内人士分析,欧盟反倾销税率一向较高,多在50%-60%左右,当前预测欧盟对中国光伏产品征收的反倾销税率也会较高。而欧盟既然选择了美国作为参照国来裁定是否倾销以及相应的反倾销税率,预计税率将会高于美国初裁制定的30%。

可见,立案后中国光伏企业将面临严峻考验。甚至有预测称,欧盟对中国光伏产品征收高额的反倾销税,有可能导致六成的中国光伏企业倒闭。

2015年12月4日,欧盟委员会证实将延长对中国太阳能进口产品征收关税的反倾销措施,但关于是否继续对中国进口光伏电池进行征税还尚未定夺。

12月7日,在反倾销税失效之前,欧洲光伏制造商联盟就已要求进行反倾销期满复审,布鲁塞尔现在要花长达15个月的时间去调查取消反倾销税是否会导致欧洲太阳能制造行业继续受到中国进口产品带来的冲击。但欧盟委员会就关于是否要将光伏电池排除在该政策覆盖产品范围之外启动了期中复审。

2017年7月21日,印度商工部反倾销局发布公告称,决定对自中国大陆、台湾地区和马来西亚进口的光伏电池及组件发起反倾销调查。

光伏电池的发展还有非常大的空间,提高光伏电池的光电转化率,减少生产成本是推动光伏电池产业快速发展的主要方法,就目前来看,高效率、低成本、长寿命才是光伏电池发展的总趋势。

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