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非晶硅太阳能电池板特性


1、更低的成本 目前,主流的光伏组件产品仍以硅为主要原材料,仅以硅原材料的的消耗计算, 生产 1 兆瓦晶体硅太阳电池,需要 10-12 吨高纯硅,但是如果消耗同样的硅材 料用以生产薄膜非晶硅太阳电池可以产出超过 200 兆瓦。 从能源消耗的角度看,非晶硅太阳电池仅 1-1.5 年的能源回收期,更体现了其在 制造过程中对节约能源的贡献。 组件成本在光伏系统中的占有很高的比例,组件价

格直接影响系统造价,进而影 响到光伏发电的成本。按目前的组件售价计算,同样的资金,购买非晶硅产品, 您可以多获得接近 30%的组件功率。 2、更多的电力 对于同样功率的太阳电池阵列,非晶硅太阳电池比单晶硅、多晶硅电池发电要多 约 10%。这已经被美国的 Uni-Solar System LLC、Energy Photovoltaic Corp.、 日本的 Kaneka Corp.、荷兰能源研究所以及其他的光伏界组织和专家证实了。 在阳光充足的月份,也就是说在较高的环境温度下,非晶硅太阳电池组件能表现 出更优异的发电性能。

3、更好的弱光响应 由于非晶硅材料原子排列无序的特点,它的电子跃迁不再遵守传统的“选择定 则”限制,因此,它的光吸收特性与单晶硅材料存在着较大的差别。非晶硅和单 晶硅材料的吸收曲线如图所示 ? 非晶硅的吸收曲线具有明显的三段(A、B、C)特征。A 区对应电子在定域态 间的跃迁,如费米能及附近的隙态向带尾态的跃迁,该区的吸收系数较小,约 1-10cm-1,为非本正吸收;B 区的吸收系数随光子能量的增加指数上升,它对 应于电子从价带边扩展态到导带定域态的跃迁, 以及电子从价带尾定域态向导带 边扩展态的跃迁,该区的能量范围通常只有半个电子伏特左右,但吸收系数通常 跨越两三个数量级,达到 104cm-1;C 区对应于电子从价带内部到导带内部的 跃迁,该区的吸收系数较大,通常在 104cm-1 以上。后两个吸收区是非晶硅材 料的本征吸收区。 ? 从图中可以看到,两条曲线的交点约在 1.8ev 左右。值得注意的是,在整个可 见光范围内(1.7-3.0ev),非晶硅材料的吸收系数几乎都比单晶硅大一个数量 级。也就是说,在阳光不太强的上午前半部、下午后半部、以及多云等低光强、 长波比重较大的情况下,非晶硅材料仍有较大的吸收系数。再考虑到非晶硅材料 的带隙较大,反向饱和电流 I0 较小。以及如前所述的非晶硅电池 I-V 特性曲线 方面的特点, 使得非晶硅太阳电池无论在理论上和实际使用中都对低光强有较好 的适应。 ? 非晶硅电池的 I-V 特性在超过 Vm 以后随电压下降缓慢

为了比较方便,我们把两种电池的 I-V 特性画在同一张图上。晶硅电池和非晶硅 电池的 I-V 特性一般形状如图所示 从图中我们看到,两种电池在超过最大输出功率点后曲线变化差距较大。晶硅 电池的输出电流在超过最大输出功率点后会很快下降到零,曲线陡直;而非晶硅 电池的输出电流经过一段较长的距离后才下降到零,曲线较为平缓。两种电池的 Vm 分别大约相当于其开路电压的 83%和 74%。? 当光强逐渐变小时,太阳电池的短路电流和开路电压都会随之强降低。当然, 短路电流减小得比较快,开路电压降低得比较慢。? 在蓄电池做太阳电池阵列负载的情况下,当太阳电池阵列的有效输出电压小于 蓄电池的端电压时,蓄电池就不能够被充电。当光强逐渐变小时,晶硅电池先不 满足充电条件,而非晶硅电池由于较大的电压差,到光线很暗时才不充电,有效 的增加了利用太阳光的时间。所以,非晶硅电池会比晶硅电池多产生一些电力。 ? 4、更优异的高温性能 在户外较高的环境温度下,非晶硅太阳电池性能会发生变化,取决于当时的温 度,光谱以及其他相关因素。但可以肯定的是:非晶硅较之单晶硅或多晶硅更不 易受温度影响。 非晶硅太阳电池比单晶硅、多晶硅电池具有相对小的温度系数非晶硅太阳电池 最佳输出功率 Pm 的温度系数约为-0.19%,而单晶硅、多晶硅电池最佳输出功率 Pm 的温度系数约为-0.5%,当电池的工作温度升高时,两种电池都会出现 Pm 下 降的情况,但下降幅度是不同的。它们都可以用下面公式进行计算。 Pmeffec. = Pm×[1+a(T -25℃)] 其中: Pmeffec.--为电池组件在 T 温度工作时(AM1.5, 1000 瓦/平方米)的最大输出功率 Pm--为电池组件在 25℃,标准测试条件下(AM1.5,1000 瓦/平方米)的最大输出 功率 a ---- 为电池组件的功率温度系数举例来说,如果两种电池组件都在 60℃ 的温度下工作,将它们的温度系数代入上式,则晶硅电池与非晶硅电池的最大功 率衰退情况分别为: 晶硅电池: Pmefeic. / Pm = 82.5% 非晶硅电池: Pmefeic. / Pm = 93.35% 也就是说,如果两种电池的 Pm 都是 1000 瓦,它们都在 60℃下工作,这时晶硅 电池的 Pm 降到 825 瓦,非晶硅电池的 Pm 降到 933.5 瓦。非晶硅电池多发电 108.5 瓦,相当于多发电 13.2%。


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