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太陽能電池板詳細介紹

一、簡介

太陽能（Solar Energy）：太陽是一個巨大的能源，它以光輻射的形式每秒鐘向太空發射約3.8×10MW能量，有22億分之一投射到地球上。太陽光被大氣層反射、吸收之後，還有70%透射到地麵。盡管如此，地球上一年中接受到的太陽能仍然高達1.8×10^18kW·h。

自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬乾物件，並作為保存食物的方法，如製鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進一步發展。太陽能的利用有被動式利用（光熱轉換）和光電轉換兩種方式。太陽能發電一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水的勢能等等。

太陽能電池板Solar panel

太陽能電池是指利用太陽光的能量發電的電磁種類。相對於普通電池和可循環充電電池來說，太陽能電池屬於更節能環保的綠色產品。

二、分類：

晶體矽電池板：多晶矽太陽能電池、單晶矽太陽能電池。

太陽能電池板

非晶矽電池板：薄膜太陽能電池、有機太陽能電池。

化學染料電池板：染料敏化太陽能電池。

柔性太陽能電池

1.單晶矽太陽能電池

單晶矽太陽能電池的光電轉換效率為15%左右，最高的達到24%，這是所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的，但製作成本很大，以致於它還不能被普遍地使用。由於單晶矽一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進行封裝，因此其堅固耐用，使用壽命一般可達15年，最高可達25年。

2.多晶矽太陽能電池

多晶矽太陽電池的製作工藝與單晶矽太陽電池差不多，但是多晶矽太陽能電池的光電轉換效率則要降低不少，其光電轉換效率約12%左右(2004年7月1日日本夏普上市效率為14.8%的世界最高效率多晶矽太陽能電池)。從製作成本上來講，比單晶矽太陽能電池要便宜一些，材料製造簡便，節約電耗，總的生產成本較低，因此得到大量發展。此外，多晶矽太陽能電池的使用壽命也要比單晶矽太陽能電池短。從性能價格比來講，單晶矽太陽能電池還略好。

3.非晶矽太陽能電池

非晶矽太陽電池是1976年出現的新型薄膜式太陽電池，它與單晶矽和多晶矽太陽電池的製作方法完全不同，工藝過程大大簡化，矽材料消耗很少，電耗更低，它的主要優點是在弱光條件也能發電。但非晶矽太陽電池存在的主要問題是光電轉換效率偏低，國際先進水平為10%左右，且不夠穩定，隨著時間的延長，其轉換效率衰減。

4.多元化合物太陽電池

多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導體材料製成的太陽電池。各國研究的品種繁多，大多數尚未工業化生產，主要有以下幾種：a)硫化鎘太陽能電池b)砷化鎵太陽能電池c)銅銦硒太陽能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽能電池)

Cu(In, Ga)Se2是一種性能優良太陽光吸收材料，具有梯度能帶間隙（導帶與價帶之間的能級差）多元的半導體材料，可以擴大太陽能吸收光譜范圍，進而提高光電轉化效率。以它為基礎可以設計出光電轉換效率比矽薄膜太陽能電池明顯提高的薄膜太陽能電池。可以達到的光電轉化率為18%，而且，此類薄膜太陽能電池到目前為止，未發現有光輻射引致性能衰退效應（SWE），其光電轉化效率比商用的薄膜太陽能電池板提高約50~75%，在薄膜太陽能電池中屬於世界的最高水平的光電轉化效率。

5.柔性太陽能電池

柔性薄膜太陽能電池是相對於常規太陽能電池來區分的。

常規太陽能電池一般是兩層玻璃中間是EVA材料和電池片的結構，這樣的組件重量較重，安裝的時候需要支架，不易移動。柔性薄膜太陽能電池不需要采用玻璃背板和蓋板，重量比雙層玻璃的太陽能電池片組件輕80%，采用pvc背板和ETFE薄膜蓋板的柔性電池片甚至可以任意彎曲，方便攜帶。安裝的時候也不需要特殊的支架，可以方便安裝在屋頂，和帳篷頂上使用。

缺點是光電的轉換效率要比常規的晶矽組件低。

三、太陽能發電原理

太陽電池是一種對光有響應並能將光能轉換成電力的器件。能產生光伏效應的材料有許多種，如：單晶矽，多晶矽，非晶矽，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發電原理基本相同，現以晶體矽為例描述光發電過程。P型晶體矽經過摻雜磷可得N型矽，形成P-N結。

當光線照射太陽電池表麵時，一部分光子被矽材料吸收;光子的能量傳遞給瞭矽原子，使電子發生瞭越遷，成為自由電子在P-N結兩側集聚形成瞭電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產生一定的輸出功率。這個過程的的實質是：光子能量轉換成電能的過程。

一、太陽能發電方式太陽能發電有兩種方式，一種是光—熱—電轉換方式，另一種是光—電直接轉換方式。

（1）光—熱—電轉換方式通過利用太陽輻射產生的熱能發電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉

太陽能電池板

換成工質的蒸氣，再驅動汽輪機發電。前一個過程是光—熱轉換過程；後一個過程是熱—電轉換過程，與普通的火力發電一樣。太陽能熱發電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。一座1000MW的太陽能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，適用小規模特殊的場合，而大規模利用在經濟上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競爭。

（2）光—電直接轉換方式該方式是利用光電效應，將太陽輻射能直接轉換成電能，光—電轉換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由於光生伏特效應而將太陽光能直接轉化為電能的器件，是一個半導體光電二極管，當太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產生電流。當許多個電池串聯或並聯起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣瞭。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優點.太陽能電池壽命長，隻要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發電、核能發電相比，太陽能電池不會引起環境污染；太陽能電池可以大中小並舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到隻供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的

四、結構組成

1）鋼化玻璃其作用為保護發電主體（如電池片），透光其選用是有要求的，1.透光率必須高（一般91%以上）；2.超白鋼化處理

2）EVA用來粘結固定鋼化玻璃和發電主體（如電池片），透明EVA材質的優劣直接影響到組件的壽命，暴露在空氣中的EVA易老化發黃，從而影響組件的透光率，從而影響組件的發電質量除瞭EVA本身的質量外，組件廠傢的層壓工藝影響也是非常大的，如EVA膠連度不達標，EVA與鋼化玻璃、背板粘接強度不夠，都會引起EVA提早老化，影響組件壽命。

3）電池片主要作用就是發電，發電主體市場上主流的是晶體矽太陽電池片、薄膜太陽能電池片，兩者各有優劣晶體矽太陽能電池片,設備成本相對較低，但消耗及電池片成本很高，但光電轉換效率也高，在室外陽光下發電比較適宜薄膜太陽能電池，相對設備成本較高，但消耗和電池成本很低，但光電轉化效率相對晶體矽電池片一半多點，但弱光效應非常好，在普通燈光下也能發電，如計算器上的太陽能電池。

4）EVA作用如上，主要粘結封裝發電主體和背板

太陽能電池板

5）背板作用，密封、絕緣、防水（一般都用TPT、TPE等材質必須耐老化，大部分組件廠傢都質保25年，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒問題，關鍵就在與背板和矽膠是否能達到要求。）

6）鋁合金保護層壓件，起一定的密封、支撐作用

7）接線盒保護整個發電系統，起到電流中轉站的作用，如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串，防止燒壞整個系統接線盒中最關鍵的是二極管的選用，根據組件內電池片的類型

不同，對應的二極管也不相同

8）矽膠密封作用，用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處有些公司使用雙麵膠條、泡棉來替代矽膠，國內普遍使用矽膠，工藝簡單，方便，易操作，而且成本很低。

五、應用領域

1.用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用於邊遠無電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民

太陽能電池板應用原理圖

生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW傢庭屋頂並網發電系統；（3）光伏水泵：解決無電地區的深水井飲用、灌溉。

2.交通領域：如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。