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太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，它是將太陽光通過光電效應(yīng)或光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。太陽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，太陽能電池具有更高的能量密度和更長的使用壽命，因此具有更高的環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。太陽能電池板
太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分
太陽能電池板（Solar panel）是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，大部分太陽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 | 太陽能 |
| 污染指數(shù) | 低 |
收起
結(jié)構(gòu)組成
2）EVA用來粘結(jié)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，組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的，如EVA膠連度不達(dá)標(biāo)，EVA與鋼化玻璃、背板粘接強(qiáng)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)電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片，兩者各有優(yōu)劣。晶體硅太陽能電池片，設(shè)備成本相對較低，但消耗及電池片成本很高，但光電轉(zhuǎn)換效率也高，在室外陽光下發(fā)電比較適宜；薄膜太陽能電池，相對設(shè)備成本較高，但消耗和電池成本很低，但光電轉(zhuǎn)化效率相對晶體硅電池片一半多點(diǎn)，但弱光效應(yīng)非常好，在普通燈光下也能發(fā)電，如計(jì)算器上的太陽能電池。
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(zhì)必須耐老化，大部分組件廠家都質(zhì)保25年，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒問題，關(guān)鍵就在與背板和硅膠是否能達(dá)到要求。）
6）鋁合金保護(hù)層壓件，起一定的密封、支撐作用
7）接線盒保護(hù)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉(zhuǎn)站的作用，如果組件短路接線盒自動(dòng)斷開短路電池串，防止燒壞整個(gè)系統(tǒng)。接線盒中最關(guān)鍵的是二極管的選用，根據(jù)組件內(nèi)電池片的類型不同，對應(yīng)的二極管也不相同
材料分類
當(dāng)前，晶體硅材料（包括多晶硅和單晶硅）是最主要的光伏材料，其市場占有率在90%以上，而且在今后相當(dāng)長的一段時(shí)期也依然是太陽能電池的主流材料。多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長期以來掌握在美、日、德等3個(gè)國家7個(gè)公司的10家工廠手中，形成技術(shù)封鎖、市場壟斷的狀況。多晶硅的需求主要來自于半導(dǎo)體和太陽能電池。按純度要求不同，分為電子級(jí)和太陽能級(jí)。其中，用于電子級(jí)多晶硅占55%左右，太陽能級(jí)多晶硅占45%，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導(dǎo)體多晶硅的發(fā)展，預(yù)計(jì)到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級(jí)多晶硅。1994年全世界太陽能電池的總產(chǎn)量只有69MW，而2004年就接近1200MW，在短短的10年里就增長了17倍。
單晶硅
單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為18%左右，最高的達(dá)到24%，這是所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)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脂進(jìn)行封裝，因此其堅(jiān)固耐用，使用壽命可達(dá)25年。
多晶硅
多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約16%左右。從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價(jià)格比來講，單晶硅太陽能電池還略好。
多元化合物
多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，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(yōu)良太陽光吸收材料，具有梯度能帶間隙（導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的能級(jí)差）多元的半導(dǎo)體材料，可以擴(kuò)大太陽能吸收光譜范圍，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)化效率。以它為基礎(chǔ)可以設(shè)計(jì)出光電轉(zhuǎn)換效率比硅薄膜太陽能電池明顯提高的薄膜太陽能電池。可以達(dá)到的光電轉(zhuǎn)化率為18%，而且，此類薄膜太陽能電池到目前為止，未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能衰退效應(yīng)（SWE），其光電轉(zhuǎn)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于世界的最高水平的光電轉(zhuǎn)化效率。
應(yīng)用領(lǐng)域
1.用戶太陽能電源：（1）小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等；（2）3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；（3）光伏水泵：解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。
3.通訊/通信領(lǐng)域：太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機(jī)、士兵GPS供電等。
4.石油、海洋、氣象領(lǐng)域：石油管道和水庫閘門陰極保護(hù)太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測設(shè)備、氣象/水文觀測設(shè)備等。
7.太陽能建筑：將太陽能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來一大發(fā)展方向。
發(fā)電原理
太陽電池是一種對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成P-N結(jié)。
當(dāng)光線照射太陽電池表面時(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(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。
一、太陽能發(fā)電方式太陽能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。
太陽能電池板
（2）光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。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(yōu)點(diǎn)。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是其它電源無法比擬的
功率計(jì)算
太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負(fù)載提供足夠的電源，就要根據(jù)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(jì)算方法：
1.首先應(yīng)計(jì)算出每天消耗的瓦時(shí)數(shù)(包括逆變器的損耗)：若逆變器的轉(zhuǎn)換效率為90%，則當(dāng)輸出功率為100W時(shí)，則實(shí)際需要輸出功率應(yīng)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(jì)算太陽能電池板：按每日有效日照時(shí)間為6小時(shí)計(jì)算，再考慮到充電效率和充電過程中的損耗，太陽能電池板的輸出功率應(yīng)為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中，太陽能電池板的實(shí)際使用功率。
發(fā)電效率
單晶硅太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)到24%,這是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的。但是單晶硅太陽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。多晶硅太陽能電池從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。因此，從性能價(jià)格比來講，單晶硅太陽能電池還略好。
研究者發(fā)現(xiàn)有一些化合物半導(dǎo)體材料適于作太陽能光電轉(zhuǎn)化薄膜。例如CdS,CdTe；Ⅲ-V化合物半導(dǎo)體：GaAs,AIPInP等；用這些半導(dǎo)體制作的薄膜太陽能電池表現(xiàn)出很好的光電轉(zhuǎn)化效率。具有梯度能帶間隙多元的半導(dǎo)體材料，可以擴(kuò)大太陽能吸收光譜范圍，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)化效率。使薄膜太陽能電池大量實(shí)際的應(yīng)用呈現(xiàn)出廣闊的前景。在這些多元的半導(dǎo)體材料中Cu(In,Ga)Se2是一種性能優(yōu)良太陽光吸收材料。以它為基礎(chǔ)可以設(shè)計(jì)出光電轉(zhuǎn)換效率比硅明顯地高的薄膜太陽能電池，可以達(dá)到的光電轉(zhuǎn)化率為18%.
使用壽命
太陽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)材料的廠家做出來的電池板使用壽命可以達(dá)到25年，但隨著環(huán)境的影響，太陽能電池板的材料會(huì)隨著時(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(jié)，制作上下電極，制作減反射膜，燒結(jié)，測試分檔等10步。
太陽能電池具體的制作工藝說明
（2）清洗：用常規(guī)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(kuò)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(kuò)散，制成PN+結(jié)，結(jié)深一般為0.3－0.5um。
（5）周邊刻蝕：擴(kuò)散時(shí)在硅片周邊表面形成的擴(kuò)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(kuò)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(guī)定參數(shù)規(guī)范，測試分類。
測試方法
（1）由于太陽能組件的輸出功率取決于太陽輻照度和太陽能電池溫度等因素，因此太陽能電池組件的測量在標(biāo)準(zhǔn)條件下（STC）進(jìn)行，標(biāo)準(zhǔn)條件定義為：
1）負(fù)載阻抗
2）日照強(qiáng)度
3）溫度
4）陰影
檢測與維護(hù)
1、檢查電池板有無破損，要做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)更換。
2、檢查電池板連接線及地線是否接觸良好，有無脫落現(xiàn)象。
4、檢查電池板支架有無松動(dòng)和斷裂現(xiàn)象。
5、檢查清理電池板周圍遮擋電池板的雜草。
6、檢查電池板表面有無遮蓋物。
7、檢查電池板表面上的鳥糞，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(yīng)對電池板及支架進(jìn)行重點(diǎn)檢查。
10、大雪天應(yīng)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(yīng)檢查所有的防水密封是否良好，有無漏水現(xiàn)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(yīng)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、對所檢查出來的問題要要及時(shí)進(jìn)行處理，分析、總結(jié)。
16、對每次檢查要做詳細(xì)的記錄，以便于以后的分析。
17、做分析總結(jié)記錄并歸檔。
新型開發(fā)
新型涂層
美國倫斯勒理工學(xué)院研究人員2008年開發(fā)出一種新型涂層，將其覆蓋在太陽能電池板上能使后者的陽光吸收率提高到96.2%，而普通太陽能電池板的陽光吸收率僅為70%左右。
新涂層主要解決了兩個(gè)技術(shù)難題，一是幫助太陽能電池板吸收幾乎全部的太陽光譜，二是使太陽能電池板吸收來自更大角度的太陽光，從而提高了太陽能電池板吸收太陽光的效率。
普通太陽能電池板通常只能吸收部分太陽光譜，而且通常只在吸收直射的太陽光時(shí)工作效率較高，因此很多太陽能裝置都配備自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，以保證太陽能電池板始終與太陽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)出一種新型太陽能電池板，這種“紙糊的”太陽能電池環(huán)保、廉價(jià)且超薄可彎曲，將來可能大有用武之地。
為了保證透光率，通常太陽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(zhuǎn)換有機(jī)材料和配線用壓力嵌入，從而制成紙質(zhì)太陽能電池。
參考資料
[1]
太陽能網(wǎng)_太陽能電池板_中國太陽能設(shè)備光伏發(fā)電網(wǎng)_專業(yè)太陽能門戶網(wǎng)站 · 太陽能網(wǎng)[引用日期2021-08-20]
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