晶硅电池与薄膜电池的优势

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晶硅太阳能与薄膜太阳能区别

晶硅太阳能与薄膜太阳能区别

1、晶硅电池:
晶硅电池包括单晶硅和多晶硅,其中多晶硅电池占主导地位,且技术最为成熟。

优势:
晶硅电池的光电转化率更高,国内晶硅电池转化率也已达到了17%到19%。

晶硅电池技术发展得较为成熟,企业不需频繁进行技术改造。

晶硅电池的设备投资较低,国产设备已经可以满足电池片生产线大部分的需求。

晶硅技术的另一优势在于成熟的生产工艺。

目前大部分单晶硅电池片厂商良品率可达98%以上,而多晶硅电池片生产的良品率也在95%以上。

劣势:
产业链工艺复杂,成本大幅度降低的可能不大。

原材料成本波动幅度较大,近年来国际市场上的多晶硅接连上演过山车的行情。

硅产业是一个高污染、高耗能的产业,存在政策调整风险。

2、薄膜电池:
薄膜电池是在玻璃、不锈钢等物质表面附上几微米后的感光材料制成。

优势:薄膜电池用材料少、制造工艺简单、耗能少、可大面积连续生产,并可采用玻璃或不锈钢等低成本材料作为衬底。

薄膜电池现已发展出多种技术路线,其中CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能技术、柔性薄膜光伏模块技术等已取得阶段性成果,与晶硅电池光电转化率上的差距正在逐渐缩小。

薄膜电池弱光响应较好,因此特别适合应用于沙漠光伏电站。

以薄膜太阳能电池为主要部件的光伏系统,能够很好的实现光伏建筑一体化。

劣势:
薄膜电池的光电转化率偏低,一般只有8%左右。

薄膜电池的设备和技术投资
是晶硅电池的数倍。

薄膜电池组件生产的良率不尽如人意。

非/微晶硅薄膜电池组件的良品率目前只在60%左右。

CIGS电池组主流厂商也只到65%。

减薄晶体硅太阳电池给薄膜太阳电池的启示(下)

减薄晶体硅太阳电池给薄膜太阳电池的启示(下)
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太阳能电池材料的种类、原理和特点

太阳能电池材料的种类、原理和特点

太阳能电池是一种将太阳能直接转换为电能的装置,它是太阳能光伏发电系统的核心部件之一。

太阳能电池材料的种类、原理和特点是影响太阳能电池性能和应用领域的关键因素。

本文将围绕这一主题展开讨论,以便为读者深入了解太阳能电池提供全面的了解。

一、太阳能电池材料的种类太阳能电池材料可以分为晶体硅、非晶硅、多晶硅、柔性薄膜电池材料等几种主要类型。

1. 晶体硅晶体硅是太阳能电池最常用的材料之一,它主要由单晶硅和多晶硅两种类型,其中单晶硅的电池效率较高,但成本较高,多晶硅则相对便宜一些。

2. 非晶硅非晶硅是一种非晶态材料,是将硅薄片进行涂覆和烧结而成的,其电池效率较低,但成本较低,适合一些需要成本控制的应用场景。

3. 多晶硅多晶硅电池是利用多晶硅片制成,其性价比相对较高,广泛应用于家用光伏电站和商业光伏电站中。

4. 柔性薄膜电池材料柔性薄膜电池是一种新型的太阳能电池材料,主要由非晶硅材料、铜铟镓硒等化合物材料制成,具有柔性、轻薄、便于携带等优点,是未来太阳能电池发展的方向。

二、太阳能电池材料的原理太阳能电池是利用光电效应将太阳能直接转换为电能的装置。

不同类型的太阳能电池材料有着不同的工作原理。

1. 晶体硅晶体硅太阳能电池的工作原理是通过P-N结构实现的。

当太阳光照射在P-N结上时,光子的能量被硅中的电子吸收并激发,使得电子跃迁到导带中,形成光生电子和空穴。

这些光生电子和空穴会在P-N结的作用下分离,从而形成电流,从而实现将太阳能光能转化为电能。

2. 非晶硅非晶硅太阳能电池利用非晶硅薄膜吸收太阳光的能量,并将其转化为电能。

其工作原理与晶体硅相似,但非晶硅的材料结构不规则,电子的运动方式也有所不同。

3. 柔性薄膜电池材料柔性薄膜电池材料利用非晶硅、铜铟镓硒等化合物材料,通过薄膜沉积技术将材料制备成薄膜,实现光伏效应的转化工作原理与晶体硅和非晶硅类似,通过材料的光电转换将太阳光能转换为电能。

三、太阳能电池材料的特点不同种类的太阳能电池材料各有其独特的特点和适用场景。

铟矿资源报道之二——铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池行业

铟矿资源报道之二——铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池行业

铟矿资源报道之二——铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池行业一、薄膜电池行业概述由于晶体硅电池成本长期处于高位,业内一直通过提升电池转换效率、降低硅片切割厚度等技术来降低成本。

与此同时,薄膜电池作为第二代太阳能电池逐渐受到行业关注并增长迅速。

图1:光伏电池分类关于光伏电池未来的发展趋势:晶体硅电池随着工艺的不断改进、成本的持续下降,短期内依然处于主导地位。

而薄膜涂层电池由于其低成本的特点,其在转换效率方面还有提升的空间,未来市场份额势必会有明显的增长。

而从市场预测情况来看,未来薄膜电池中CIGS薄膜电池的增速最为明显。

1 CIGS 薄膜电池概况CIS是CuInSe2的缩写,是一种Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元化合物半导体材料。

由于它对可见光的吸收系数非常高,所以是制作薄膜太阳电池的优良材料。

以P型铜铟硒(CuInSe2)和N型硫化镉(CdS)做成的异质结薄膜太阳电池具有低成本,高转换效率和近于单晶硅太阳电池的稳定性。

近年研究将Ga替代CIS材料中的部分In,形成CuIn1-xGaxSe2(简称CIGS)四元化合物。

由ZnO/CdS/CIGS结构制作的太阳电池有较高的开路电压,转换效率也相应地提高了许多。

CIGS电池在实验室已经达到19.9%的转换率,远高于其他薄膜电池。

二、CIGS薄膜电池优势1 薄膜电池的低成本优势所在,相对于晶硅电池材料成本便宜薄膜电池相对于晶硅电池最大的优势在于成本,在前几年多晶硅价格处于高位的时候,薄膜电池的成本优势更为明显。

通过我们前面的分析也可以看出,即使在近期多晶硅大幅下降的情况下,薄膜电池的成本优势依然明显。

CIGS薄膜电池具备相对于晶硅电池的成本优势,CIGS电池采用了廉价的玻璃做衬底,采用溅射技术为制备的主要技术,这样Cu,In,Ga,Al,Zn的耗损量很少。

而对大规模工业生产而言,如能保持比较高的电池的效率,电池的价格以每瓦计算会比相应的单晶硅和多晶硅电池的价格低得多。

另外,我们前面一直讨论的是光伏电站的初始建站成本,实际薄膜电池的弱光效应是其由于晶硅电池的另一大优势。

晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。

晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。

晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池。

【摘要】晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池是目前主流的太阳能电池技术。

晶体硅太阳能电池采用单晶硅或多晶硅制成,具有高转换效率和较长寿命的特点,广泛应用于家用光伏发电系统和大型光伏电站。

制造成本高和生产过程能耗大是其主要缺点。

薄膜太阳能电池利用薄膜材料制成,具有灵活性和轻便性,适用于建筑一体化等特殊场景。

但是转换效率较低,使用寿命短。

比较晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池的效率、成本、适用场景等方面可见各有优劣。

未来,随着技术的进步和成本的下降,晶体硅和薄膜太阳能电池将继续发展,为清洁能源产业注入新动力。

【关键词】晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、原理、特点、应用、优缺点、比较、发展前景、总结。

1. 引言1.1 太阳能电池简介太阳能电池,也称为光伏电池,是一种能够将太阳能转化为电能的设备。

它是利用半导体材料的光电效应将太阳辐射直接转换为直流电的装置。

太阳能电池是清洁能源中的重要组成部分,具有环保、可再生和低碳的特点。

太阳能电池的核心部件是光伏电池片,其主要材料包括硅、硒化镉、铜铟镓硒等。

目前市场上主要有晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池两类。

晶体硅太阳能电池具有较高的转换效率和稳定性,是目前主流的太阳能电池技术;而薄膜太阳能电池则具有柔性、轻便和生产成本低的优势。

太阳能电池的应用领域广泛,包括家用光伏发电系统、工业和商业用途,以及航天航空领域等。

随着太阳能产业的快速发展,太阳能电池的效率和成本不断提升,未来将在能源领域扮演越来越重要的角色。

1.2 晶体硅太阳能电池和薄膜太阳能电池介绍晶体硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池技术之一。

它由大面积的单晶硅或多晶硅材料组成,通过将硅材料加工成光伏电池片并组装成电池组,从而将太阳能转化为电能。

晶体硅太阳能电池具有转换效率高、稳定性好、寿命长等优点,被广泛应用于屋顶光伏发电、太阳能光伏电站等领域。

薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能电池技术,采用薄膜材料作为光伏电池片,相比于晶体硅太阳能电池,薄膜太阳能电池具有重量轻、柔软性好、制造成本低等优点。

薄膜太阳能电池组件与晶体硅电池组件对比

薄膜太阳能电池组件与晶体硅电池组件对比

薄膜太阳能电池与晶体硅电池特点介绍商用的太阳能电池主要有以下几种类型:单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能 电池和薄膜太阳能电池。

薄膜电池目前常见有:非晶硅电池、碲化镉电池、铜铟 硒电池等。

上述各类型电池主要性能如下表1.1 所示。

表1.1 太阳能电池分类汇总表种 类 电池类型 商用效率实验室效率使用寿命优点单晶硅 14%~17%23% 25 年效率高 技术成熟晶硅电池多晶硅 13%~15%20.3% 25 年 效率较高 技术成熟非晶硅 6%~9% 13% 25 年弱光效应好 成本相对较低碲化镉 8%~10% 15.8% 25 年弱光效应好 成本相对较低薄膜电池铜铟硒 10%~13%15.3% 25 年弱光效应好 成本相对较低单晶硅、多晶硅太阳能电池具有制造技术成熟、产品性能稳定、使用寿命长、光电转化效率相对较高的特点;非晶硅薄膜太阳能电池具有弱光效应好,成本相对于硅太阳能电池较低的优点。

而碲化镉则由于原材料存在较严重的环保回收问题;铜铟硒电池则因原材料稀缺性、成品率低,其规模化生产受到限制。

一、非晶硅薄膜与晶体硅的区别1、非晶硅薄膜组件材料和制造工艺对环境友好,易于形成大规模生产能力;2、非晶硅薄膜组件品种多,用途广;3、非晶硅薄膜组件能更好的配合建筑分格,更能体现建筑美观;4、非晶硅薄膜组件具备弱光发电的性能;5、非晶硅薄膜组件透光性好,透光度可从5%到30%;6、非晶硅薄膜组件高温性能好,高温对发电性能的影响比晶体硅的小很多;7、晶体硅具有“热斑效应”,而阴影对非晶硅的影响很小;8、晶体硅组件光电转换效率较非晶硅薄膜组件稍高;9、晶体硅组件占地面积较非晶硅薄膜组件稍少;二、温度对输出功率的影响1、当工作温度为25℃时,两者均无功率损失;2、随着工作温度的不断上升,晶体硅的实际输出功率会出现大幅度下降,下降幅度约为非晶硅的3 倍;3、高温环境下,非晶硅材料的优势尤为明显。

温度系数(%/℃)组件类别开路电压 短路电流 最大功率 非晶硅 -0.34 0.018 -0.19晶体硅 -0.34 0.065 -0.43 三、弱光环境发电量的测试四、“热斑效应”的影响1、对于晶体硅太阳电池,小遮挡即可引起大功率损失,即“热斑效应”;2、阴影遮挡对于薄膜电池的影响要小得多。

薄膜电池与晶体硅电池比较

薄膜电池与晶体硅电池比较

发电成本高是两大类太阳能电池的共性问题晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池是目前光伏市场的两种要产品,晶硅太阳能电池占据市场主流,约占90%左右的市场份额。

由于多晶硅生产工艺的属性决定了其产业链生产环节,尤其是多晶硅提纯中会存在高能耗、一些技术水平不高的企业甚至存在高污染问题。

而在应用中,晶硅太阳电池由于其温度效应和光谱响应范围窄的影响,使本来较高的光电转换效率大打折扣,从而影响光伏组件实际发电量。

薄膜太阳能电池因没有这些缺点应运而生,其不足在于转换效率相对较低,生产工艺复杂,生产设备昂贵,难以实现规模化生产。

发电成本高是两大类太阳能电池的共性问题。

中科院院士、北京大学物理学院教授甘子钊介绍说,薄膜太阳能电池家族主要包括硅基非晶硅(a-Si)、碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)三大类薄膜太阳能电池。

铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有生产成本较低、能耗低,污染小、不衰减、弱光性能好等特点,光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首,接近多晶硅太阳能电池,而耗材大大低于晶体硅电池,因此,被国际上称为“下一代非常有前途的新型薄膜太阳能电池”。

此外,该电池具有柔和、均匀的黑色外观,是对外观有较高要求建筑物BIPV应用的理想选择,如大型建筑物的玻璃幕墙等,在现代化高层建筑等领域有潜在的广泛市场。

但CIGS要实现大面积量产,提升效率和良品率,是必须攻克的难题。

河南燕垣光伏能源有限公司总工程师陆真冀具体介绍了CIGS薄膜电池的几大优势,他说,CIGS薄膜电池具有更低廉的发电成本,减少了材料消耗,薄膜电池的生产成本普遍低于晶硅电池;更优越的弱光性能同规模组件,薄膜电池一天的发电量比晶硅电池大约超出10%~20%;更加多样化的用途薄膜电池,可以发展出多用途的产品,比如柔性基底电池等等。

因此,也受到业内不少厂商的广泛关注,但主要都是大面积平板CIGS薄膜电池。

太阳能集电管应运而生CIGS太阳能集电管具有高效、廉价、有自主知识产权、设备能够国产化等一系列优点。

太阳能光伏薄膜组件和晶硅组件在非洲加纳的发电效果对比报告

太阳能光伏薄膜组件和晶硅组件在非洲加纳的发电效果对比报告

薄膜组件和晶硅组件在加纳的发电效果对比报告xxxxxx公司xxxxxxx研究院2023年06月一、项目所在地1.地理位置加纳1000MWp太阳能光伏地面电站位于加纳北部地区Tamale市西南侧36km,Kusawgu一带,场区处于国道Yapei至Tamale北侧,距离Tamale市约36km,距离Yapei市区7km。

场区中心位于西经1°6'39"、北纬9°11'49",场区海拔高度在120~135m 之间,地势平坦。

站址区紧邻Tamale至Yapei国道。

首期装机为150MWp。

2.气候特征加纳属热带气候,分雨季和旱季。

5-10月为雨季,11-4月为旱季。

3-4月气温最高,为23-35℃,最高可达43℃;8-9月较凉爽,为22-27℃,最低纬度15℃左右。

西南部年均降水量是1200-1800mm,北部600-1200mm。

空气湿度较大,保持在90%左右。

3.光照资源加纳是非洲太阳能资源较丰富的国家,太阳总辐射的空间分布总体分布趋势:总体来说,北部年值高于南部,散射辐射比例为北部小于南部。

北部地区年太阳总辐射量为5.3kWh/m2/d,除西部和南部沿海地区年太阳总辐射小于5kWh/m2/d以外,其他地区均在5kWh/m2/d以上。

其中,位于加纳最北部的上东与上西地区辐射量为 5.3-5.6kWh/m2/d,属加纳全国总辐射最多地区,其中上西地区年总量达5.6kWh/m2/d为加纳最高。

布朗阿哈福地区、阿萨帝地区等南部区域日照辐射量为低于5kWh/m2/d,西部个别地区低于4.6kWh/m2/d,尤其阿桑克兰瓜、恩奇一带低至3.1kWh/m2/d,为全国最低值区。

加纳太阳能总辐射及散射空间分布图见下图。

从宏观上看,本项目场址位于北部Tamale地区,在加纳全国境内太阳能资源较为丰富,散射比值较小,仅次于上东与上西地区,具备较大开发价值。

加纳太阳能资源分布图Tamale市位于加纳北部地区,太阳总辐射年总量为6800MJ/m2左右,大部分地区属于“资源很丰富区”。

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晶硅电池与薄膜电池的优势
一、弱光性好,发电量多。

非晶微晶叠层结构设计可使光谱响应从可见光扩展到红外线区域,较晶体硅具有更加宽频的光谱能量吸收效应,使电池在弱光环境或散射光、阴、云、雨天环境条件下,也能发电。

视地区光照条件差异,比晶硅电池在相同功率的装机容量情况下可多发出8~17%的电量。

同时叠层设计较传统非晶硅单接电池大大提高了光电转化效率,目前国际上可以达到10%左右。

汉能光伏利用自主知识产权研制的新一代非晶/微晶硅叠层薄膜太阳能电池的光电转化效率已经可以达到
10~12%的水平,是同类产品国际上具有最高光电转换效率的太阳能电池商业产品。

二、高温适应性好。

薄膜电池还具有相比晶硅电池更低(仅为晶硅的一半)的耐高温衰减系数、所以更适合于高温、沙漠及潮湿地区严苛条件下的应用环境特性,表现出耐高温,耐潮湿的品质稳定性。

三、能源回收期短。

太阳能电池实现薄膜化后工艺后,薄膜电池的材料制备和电池同时形成,因此节省了许多流程工序,确保了品质稳定和一致性,并极大地节省昂贵的半导体材料。

同时薄膜太阳能电池采用低温工艺技术,不仅
有利于节能降耗,而且便于使用廉价衬底(玻璃,不锈钢等)。

使得薄膜电池能量回收期最短,约1年,而晶体硅电池则要2.5~3年。

四、应用范围广
薄膜太阳能电池根据需要制作成不同的透光率,代替玻璃幕墙,既有漂亮的外观、能发电,又能很好地阻挡外部红外线进入和内部热能散失,而且基本不受安装角度局限,发电功率受阴影影响较小。

由于弱光效应,以及对安装角度要求不强,既适合于强光,直射光,也适合散射光和反射光,在金太阳示范工程和光电建筑一体化项目应用上较晶体硅具有无可比拟的潜力和优越性。

除上述特点外,硅基薄膜电池相对CIGS和CdTe等化合薄膜太阳能电池,不存在原材料稀缺(CIGS需要铟,为稀缺金属),也没有毒性污染(CdTe中有镉,为有毒物质)等缺陷。

因此,虽然硅基薄膜的转换效率相比CIGS和CdTe略低,但其制造成本低,易于操作,目前产业
化程度最高。

1、安装范围及前瞻性对比
薄膜光伏发电系统安装安装范围更广,可以适用于光伏建筑一体化,类似于玻璃幕墙,晶硅光伏发电由于组件笨重,硅片易碎,安装范围大大缩小,薄膜光伏发电组件是趋于第二代光伏组件产品,目前国外技术都在致力于研究发展薄膜光伏,且汉能并购了国外两大先进技术的薄膜公司,国内今后几年,最先进薄膜技术将由汉能发起内里
光伏发电技术革命。

2、组件衰减及重量对比
目前晶硅光伏组件实际衰减较快,理论上晶硅光伏组件宣传25年总衰减率为20%,但实际前三年衰减率就超过了10%,品质质量严重偏差,相同面积组件重量偏重,实际寿命只有十年左右;为了第二代光伏发电产品,薄膜组件在衰减性方面远远超过了晶硅光伏组件产品,实际组件寿命更长。

3、单位面积投资成本对比
目前人们对晶硅光伏发电产生了一个误区,认为多晶硅光伏系统单位面积光电转化效率高于薄膜光伏组件单位面积的转化率,但实际这个光电转化率作用对于投资回报这块无太大作用。

举例说明一下,1万平方米屋顶光伏电站多晶硅光伏系统可装机容量为1MW,薄膜装机容量为0.7MW,1万平方米多晶硅光伏系统总造价为950万,薄膜光伏系统总造价为756万,由此可见,单位面积电站投资多晶硅反而更高。

4、发电量对比
单位功率相同情况下,晶硅与薄膜发电量是大致相同的,年均1MW发电量约为95万度电。

5、系统后期维护对比
薄膜电池采用双层透明玻璃封装,一般不需要维护下雨就可以清洗干净,两层结构一致不易损坏。

晶硅电池表层采用的毛玻璃易堆积灰尘需要定期清理,底层采用的是TPT压层与表层的收缩系数不一
致容易导致损坏
为此,投资光伏电站多晶硅反而投资金额量大,风险很大,作为示范性项目,选着薄膜光伏电站是最合适的选择。

薄膜电池结构图晶硅电池结构图
阳能光伏发电发电过程简单,没有机械转动部件,不消耗燃料,不排放包括温室气体在内的任何物质,无噪声、无污染;太阳能资源分布广泛且取之不尽、用之不竭。

因此,与风力发电、生物质能发电和核电等新型发电技术相比,光伏发电是一种最具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过程)的可再生能源发电技术,具有以下主要优点。

①太阳能资源取之不尽,用之不竭,照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。

而且太阳能在地球上分布广泛,只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统,不受地域、海拔等因素的限制。

②太阳能资源随处可得,可就近供电,不必长距离输送,避免了长距离输电线路所造成的电能损失。

③光伏发电的能量转换过程简单,是直接从光能到电能的转换,没有中间过程(如热能转换为机械能、机械能转换为电磁能等)和机械运动,不存在机械磨损。

根据热力学分析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上,技术开发潜力巨大。

④光伏发电本身不使用燃料,不排放包括温室气体和其它废气在内的任何物质,不污染空气,不产生噪声,对环境友好,不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。

⑤光伏发电过程不需要冷却水,可以安装在没有水的荒漠戈壁上。

光伏发电还可以很方便地与建筑物结合,构成光伏建筑一体化发电系统,不需要单独占地,可节省宝贵的土地资源。

⑥光伏发电无机械传动部件,操作、维护简单,运行稳定可靠。

一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电,加之自动控制技术的广泛采用,基本上可实现无人值守,维护成本低。

⑦光伏发电系统工作性能稳定可靠,使用寿命长(30年以上)。

晶体硅太阳能电池寿命可长达20~35年。

在光伏发电系统中,只要设计合理、选型适当,蓄电池的寿命也可长达10~15年。

⑧太阳能电池组件结构简单,体积小、重量轻,便于运输和安装。

光伏发电系统建设周期短,而且根据用电负荷容量可大可小,方便灵活,极易组合、扩容。

太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。

太阳能光伏发电与火力发电、核能发电相比,太阳
能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用电的独立太阳能发电系统,这些特点是其他电源无法比拟的。

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