太陽(yáng)能電池板（太陽(yáng)能發(fā)電系統中的核心部分）
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太陽(yáng)能電池板是太陽(yáng)能發(fā)電系統中的核心部分，它是將太陽(yáng)光通過(guò)光電效應或光化學(xué)效應直接或間接轉換成電能的裝置。太陽(yáng)能電池板的主要材料為硅，但由于制作成本較高，因此它在普及使用方面還具有一定的局限。相對于普通電池和可循環(huán)充電電池，太陽(yáng)能電池具有更高的能量密度和更長(cháng)的使用壽命，因此具有更高的環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟價(jià)值。太陽(yáng)能電池板
太陽(yáng)能發(fā)電系統中的核心部分
太陽(yáng)能電池板（Solar panel）是通過(guò)吸收太陽(yáng)光，將太陽(yáng)輻射能通過(guò)光電效應或者光化學(xué)效應直接或間接轉換成電能的裝置，大部分太陽(yáng)能電池板的主要材料為“硅”，但因制作成本較大，以至于它普遍地使用還有一定的局限。
基本信息
| 中文名 | 太陽(yáng)能電池板 |
| 外文名 | Solar panel |
| 材質(zhì) | 硅 |
| 是否可再生 | 可再生 |
| 能源 | 太陽(yáng)能 |
| 污染指數 | 低 |
收起
結構組成
2）EVA用來(lái)粘結固定鋼化玻璃和發(fā)電主體（如電池片），透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命，暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃，從而影響組件的透光率，從而影響組件的發(fā)電質(zhì)量除了EVA本身的質(zhì)量外，組件廠(chǎng)家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(huì )引起EVA提早老化，影響組件壽命。
3）電池片主要作用就是發(fā)電，發(fā)電主體市場(chǎng)上主流的是晶體硅太陽(yáng)電池片、薄膜太陽(yáng)能電池片，兩者各有優(yōu)劣。晶體硅太陽(yáng)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(yáng)光下發(fā)電比較適宜；薄膜太陽(yáng)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硅電池片一半多點(diǎn)，但弱光效應非常好，在普通燈光下也能發(fā)電，如計算器上的太陽(yáng)能電池。
太陽(yáng)能電池板
5）背板作用，密封、絕緣、防水（一般都用TPT、TPE等材質(zhì)必須耐老化，大部分組件廠(chǎng)家都質(zhì)保25年，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒(méi)問(wèn)題，關(guān)鍵就在與背板和硅膠是否能達到要求。）
6）鋁合金保護層壓件，起一定的密封、支撐作用
7）接線(xiàn)盒保護整個(gè)發(fā)電系統，起到電流中轉站的作用，如果組件短路接線(xiàn)盒自動(dòng)斷開(kāi)短路電池串，防止燒壞整個(gè)系統。接線(xiàn)盒中最關(guān)鍵的是二極管的選用，根據組件內電池片的類(lèi)型不同，對應的二極管也不相同
8）硅膠密封作用，用來(lái)密封組件與鋁合金邊框、組件與接線(xiàn)盒交界處。有些公司使用雙面膠條、泡棉來(lái)替代硅膠，國內普遍使用硅膠，工藝簡(jiǎn)單，方便，易操作，而且成本很低。
材料分類(lèi)
當前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場(chǎng)占有率在90%以上，而且在今后相當長(cháng)的一段時(shí)期也依然是太陽(yáng)能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長(cháng)期以來(lái)掌握在美、日、德等3個(gè)國家7個(gè)公司的10家工廠(chǎng)手中，形成技術(shù)封鎖、市場(chǎng)壟斷的狀況。多晶硅的需求主要來(lái)自于半導體和太陽(yáng)能電池。按純度要求不同，分為電子級和太陽(yáng)能級。其中，用于電子級多晶硅占55%左右，太陽(yáng)能級多晶硅占45%，隨著(zhù)光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能電池對多晶硅需求量的增長(cháng)速度高于半導體多晶硅的發(fā)展，預計到2008年太陽(yáng)能多晶硅的需求量將超過(guò)電子級多晶硅。1994年全世界太陽(yáng)能電池的總產(chǎn)量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增長(cháng)了17倍。
單晶硅
單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉換效率為18%左右，最高的達到24%，這是所有種類(lèi)的太陽(yáng)能電池中光電轉換效率最高的，但制作成本很大，以致于它還不能被普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹(shù)脂進(jìn)行封裝，因此其堅固耐用，使用壽命可達25年。
多晶硅
多晶硅太陽(yáng)電池的制作工藝與單晶硅太陽(yáng)電池差不多，但是多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉換效率則要降低不少，其光電轉換效率約16%左右。從制作成本上來(lái)講，比單晶硅太陽(yáng)能電池要便宜一些，材料制造簡(jiǎn)便，節約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽(yáng)能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽(yáng)能電池短。從性能價(jià)格比來(lái)講，單晶硅太陽(yáng)能電池還略好。
非晶硅
非晶硅太陽(yáng)電池是1976年出現的新型薄膜式太陽(yáng)電池，它與單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池的制作方法完全不同，工藝過(guò)程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽(yáng)電池存在的主要問(wèn)題是光電轉換效率偏低，國際先進(jìn)水平為10%左右，且不夠穩定，隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)，其轉換效率衰減。
多元化合物
多元化合物太陽(yáng)電池指不是用單一元素半導體材料制成的太陽(yáng)電池。各國研究的品種繁多，大多數尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：a)硫化鎘太陽(yáng)能電池b)砷化鎵太陽(yáng)能電池c)銅銦硒太陽(yáng)能電池(新型多元帶隙梯度Cu(In,Ga)Se2薄膜太陽(yáng)能電池)
Cu(In,Ga)Se2是一種性能優(yōu)良太陽(yáng)光吸收材料，具有梯度能帶間隙（導帶與價(jià)帶之間的能級差）多元的半導體材料，可以擴大太陽(yáng)能吸收光譜范圍，進(jìn)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硅薄膜太陽(yáng)能電池明顯提高的薄膜太陽(yáng)能電池?？梢赃_到的光電轉化率為18%，而且，此類(lèi)薄膜太陽(yáng)能電池到目前為止，未發(fā)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(yáng)能電池板提高約50~75%，在薄膜太陽(yáng)能電池中屬于世界的最高水平的光電轉化效率。
柔性電池
太陽(yáng)能電池板
柔性薄膜太陽(yáng)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(yáng)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(shí)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(diǎn)是光電的轉換效率要比常規的晶硅組件低。
應用領(lǐng)域
1.用戶(hù)太陽(yáng)能電源：（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠無(wú)電地區如高原、海島、牧區、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機等；（2）3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統；（3）光伏水泵：解決無(wú)電地區的深水井飲用、灌溉。
3.通訊/通信領(lǐng)域：太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統；農村載波電話(huà)光伏系統、小型通信機、士兵GPS供電等。
7.太陽(yáng)能建筑：將太陽(yáng)能發(fā)電與建筑材料相結合，使得未來(lái)的大型建筑實(shí)現電力自給，是未來(lái)一大發(fā)展方向。
8.其他領(lǐng)域包括：（1）與汽車(chē)配套：太陽(yáng)能汽車(chē)/電動(dòng)車(chē)、電池充電設備、汽車(chē)空調、換氣扇、冷飲箱等；（2）太陽(yáng)能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統；（3）海水淡化設備供電；（4）衛星、航天器、空間太陽(yáng)能電站等。
發(fā)電原理
太陽(yáng)電池是一種對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種，如：?jiǎn)尉Ч?，多晶硅，非晶硅?/span>砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現以晶體硅為例描述光發(fā)電過(guò)程。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成P-N結。
當光線(xiàn)照射太陽(yáng)電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了躍遷，成為自由電子在P-N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì )有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉換成電能的過(guò)程。
一、太陽(yáng)能發(fā)電方式太陽(yáng)能發(fā)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。
太陽(yáng)能電池板
（2）光—電直接轉換方式該方式是利用光電效應，將太陽(yáng)輻射能直接轉換成電能，光—電轉換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光生伏特效應而將太陽(yáng)光能直接轉化為電能的器件，是一個(gè)半導體光電二極管，當太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì )把太陽(yáng)的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)就可以成為有比較大的輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣了。太陽(yáng)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(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池壽命長(cháng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(cháng)期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì )引起環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶(hù)用的太陽(yáng)能電池組，這是其它電源無(wú)法比擬的
功率計算
太陽(yáng)能交流發(fā)電系統是由太陽(yáng)電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽(yáng)能直流發(fā)電系統則不包括逆變器。為了使太陽(yáng)能發(fā)電系統能為負載提供足夠的電源，就要根據用電器的功率，合理選擇各部件。下面以100W輸出功率，每天使用6個(gè)小時(shí)為例，介紹一下計算方法：
1.首先應計算出每天消耗的瓦時(shí)數(包括逆變器的損耗)：若逆變器的轉換效率為90%，則當輸出功率為100W時(shí)，則實(shí)際需要輸出功率應為100W/90%=111W；若按每天使用5小時(shí)，則輸出功率為111W*5小時(shí)=555Wh。
2.計算太陽(yáng)能電池板：按每日有效日照時(shí)間為6小時(shí)計算，再考慮到充電效率和充電過(guò)程中的損耗，太陽(yáng)能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過(guò)程中，太陽(yáng)能電池板的實(shí)際使用功率。
發(fā)電效率
單晶硅太陽(yáng)能的光電轉換效率最高達到24%,這是目前所有種類(lèi)的太陽(yáng)能電池中光電轉換效率最高的。但是單晶硅太陽(yáng)能電池的制作成本很大，以至于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。多晶硅太陽(yáng)能電池從制作成本上來(lái)講，比單晶硅太陽(yáng)能電池要便宜一些，但是多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉換效率則要降低不少，此外，多晶硅太陽(yáng)能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽(yáng)能電池短。因此，從性能價(jià)格比來(lái)講，單晶硅太陽(yáng)能電池還略好。
使用壽命
太陽(yáng)能電池板的使用壽命由電池片，鋼化玻璃，EVA，TPT等的材質(zhì)決定，一般會(huì )用好一點(diǎn)材料的廠(chǎng)家做出來(lái)的電池板使用壽命可以達到25年，但隨著(zhù)環(huán)境的影響，太陽(yáng)能電池板的材料會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的變化而老化。一般情況下用到20年功率會(huì )衰減30%，用到25年功率會(huì )衰減70%。
制作流程
切片，清洗，制備絨面，周邊刻蝕，去除背面PN+結，制作上下電極，制作減反射膜，燒結，測試分檔等10步。
太陽(yáng)能電池具體的制作工藝說(shuō)明
（2）清洗：用常規的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或堿）溶液將硅片表面切割損傷層除去30－50um。
（3）制備絨面：用堿溶液對硅片進(jìn)行各向異性腐蝕在硅片表面制備絨面。
（4）磷擴散：采用涂布源（或液態(tài)源，或固態(tài)氮化磷片狀源）進(jìn)行擴散，制成PN+結，結深一般為0.3－0.5um。
（5）周邊刻蝕：擴散時(shí)在硅片周邊表面形成的擴散層，會(huì )使電池上下電極短路，用掩蔽濕法腐蝕或等離子干法腐蝕去除周邊擴散層。
（8）制作減反射膜：為了減少入反射損失，要在硅片表面上覆蓋一層減反射膜。制作減反射膜的材料有MgF2，SiO2，Al2O3，SiO，Si3N4，TiO2，Ta2O5等。工藝方法可用真空鍍膜法、離子鍍膜法，濺射法、印刷法、PECVD法或噴涂法等。
（10）測試分檔：按規定參數規范，測試分類(lèi)。
測試方法
（1）由于太陽(yáng)能組件的輸出功率取決于太陽(yáng)輻照度和太陽(yáng)能電池溫度等因素，因此太陽(yáng)能電池組件的測量在標準條件下（STC）進(jìn)行，標準條件定義為：
（3）在該條件下，太陽(yáng)能電池組件所輸出的最大功率稱(chēng)為峰值功率，在很多情況下，組件的峰值功率通常用太陽(yáng)能模擬儀測定。影響太陽(yáng)能電池組件輸出性能的主要因素有以下幾點(diǎn)：
1）負載阻抗
2）日照強度
3）溫度
4）陰影
檢測與維護
1、檢查電池板有無(wú)破損，要做到及時(shí)發(fā)現，及時(shí)更換。
2、檢查電池板連接線(xiàn)及地線(xiàn)是否接觸良好，有無(wú)脫落現象。
4、檢查電池板支架有無(wú)松動(dòng)和斷裂現象。
5、檢查清理電池板周?chē)趽蹼姵匕宓碾s草。
6、檢查電池板表面有無(wú)遮蓋物。
7、檢查電池板表面上的鳥(niǎo)糞，必要時(shí)進(jìn)行清理。
8、對電池板的清潔程度進(jìn)行鑒定。
9、大風(fēng)天氣應對電池板及支架進(jìn)行重點(diǎn)檢查。
10、大雪天應對電池板進(jìn)行及時(shí)清理，避免電池板表面積雪凍冰。
11、大雨應檢查所有的防水密封是否良好，有無(wú)漏水現象。
12、檢查是否有動(dòng)物進(jìn)入電站對電池板進(jìn)行破壞。
13、冰雹天氣應對電池板表面進(jìn)行重點(diǎn)檢查。
14、對電池板溫度進(jìn)行檢測，與環(huán)境溫度相比較進(jìn)行分析。
15、對所檢查出來(lái)的問(wèn)題要要及時(shí)進(jìn)行處理，分析、總結。
16、對每次檢查要做詳細的記錄，以便于以后的分析。
17、做分析總結記錄并歸檔。
新型開(kāi)發(fā)
新型涂層
美國倫斯勒理工學(xué)院研究人員2008年開(kāi)發(fā)出一種新型涂層，將其覆蓋在太陽(yáng)能電池板上能使后者的陽(yáng)光吸收率提高到96.2%，而普通太陽(yáng)能電池板的陽(yáng)光吸收率僅為70%左右。
新涂層主要解決了兩個(gè)技術(shù)難題，一是幫助太陽(yáng)能電池板吸收幾乎全部的太陽(yáng)光譜，二是使太陽(yáng)能電池板吸收來(lái)自更大角度的太陽(yáng)光，從而提高了太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)光的效率。
普通太陽(yáng)能電池板通常只能吸收部分太陽(yáng)光譜，而且通常只在吸收直射的太陽(yáng)光時(shí)工作效率較高，因此很多太陽(yáng)能裝置都配備自動(dòng)調整系統，以保證太陽(yáng)能電池板始終與太陽(yáng)保持最有利于吸收能量的角度。
植物材料
2013年2月18日，日本一個(gè)研究小組卻以木漿為原料，研發(fā)出一種新型太陽(yáng)能電池板，這種“紙糊的”太陽(yáng)能電池環(huán)保、廉價(jià)且超薄可彎曲，將來(lái)可能大有用武之地。
為了保證透光率，通常太陽(yáng)能電池板使用透明的玻璃或塑料。大阪大學(xué)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究所副教授能木雅也率領(lǐng)的研究小組以木漿中的植物纖維為原料，通過(guò)壓縮加工，成功研發(fā)出厚度僅有15納米的透明材料，并以此為基板，將光電轉換有機材料和配線(xiàn)用壓力嵌入，從而制成紙質(zhì)太陽(yáng)能電池。
參考資料
[1]
太陽(yáng)能網(wǎng)_太陽(yáng)能電池板_中國太陽(yáng)能設備光伏發(fā)電網(wǎng)_專(zhuān)業(yè)太陽(yáng)能門(mén)戶(hù)網(wǎng)站 · 太陽(yáng)能網(wǎng)[引用日期2021-08-20]
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太陽(yáng)能發(fā)電系統中的核心部分——太陽(yáng)能電池板
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這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
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