Comment sont classées les cellules solaires
Les cellules solaires, également appelées cellules photovoltaïques, sont des dispositifs qui convertissent directement l'énergie du rayonnement solaire en énergie électrique.
Ce dispositif est encapsulé dans des modules de cellules solaires, puis un certain nombre de modules sont combinés dans un certain réseau de cellules solaires de puissance en fonction des besoins. Système de génération d'énergie par batterie, également connu sous le nom de système de génération d'énergie photovoltaïque.
Les cellules solaires, également appelées cellules photovoltaïques, sont des dispositifs qui convertissent directement l'énergie du rayonnement solaire en énergie électrique.
Ce dispositif est encapsulé dans des modules de cellules solaires, puis un certain nombre de modules sont combinés dans un certain réseau de cellules solaires de puissance en fonction des besoins. Système de génération d'énergie par batterie, également connu sous le nom de système de génération d'énergie photovoltaïque.
Que font les cellules solaires ?
Les cellules photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité
Une cellule photovoltaïque (PV), communément appelée cellule solaire, est un dispositif non mécanique qui convertit directement la lumière du soleil en électricité. Certaines cellules photovoltaïques peuvent convertir la lumière artificielle en électricité.
Le dispositif central de la production d'énergie solaire photovoltaïque est la cellule solaire.
L'histoire du développement des cellules solaires a traversé une longue histoire de développement de plus de 160 ans. Du point de vue du développement global, la recherche fondamentale et le progrès technologique ont joué un rôle actif dans la promotion, jusqu'à présent, la structure et le mécanisme de base des cellules solaires n'ont pas changé.
Comment fonctionnent les cellules solaires simplement?
Une cellule solaire est composée de deux couches de silicium qui sont traitées pour laisser passer l'électricité lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil. Une couche est chargée positivement, l'autre chargée négativement. Lorsque les photons pénètrent dans les couches, ils cèdent leur énergie aux atomes du silicium sous forme d'électrons.
Les cellules solaires sont classées par structure
Ø Cellules solaires à jonction homogène Ø Cellules solaires à jonction hétérogène Ø Cellules solaires Schottky
Les cellules solaires sont classées par matériau
Cellules solaires au silicium
Cellules solaires à couches minces multi-composés
Cellules solaires composées organiques
Cellules solaires nanocristallines sensibilisées
Cellules solaires à électrodes modifiées multicouches polymères
Les cellules solaires sont classées selon leurs méthodes de travail
Cellules solaires à panneau plat
Cellules solaires à concentration
Cellules solaires spectroscopiques
La première génération : le silicium monocristallin et le silicium polycristallin, représentant environ 89.9 % du marché des produits de cellules solaires. La première génération de cellules solaires est basée sur des tranches de silicium, utilisant principalement du silicium monocristallin et du silicium polycristallin comme matériaux. Parmi eux, le rendement de conversion des cellules en silicium monocristallin est le plus élevé, pouvant atteindre 18 à 20 %, mais le coût de production est élevé.
La deuxième génération : les cellules solaires à couches minces, qui représentent 9.9 % du marché des produits de cellules solaires. Les cellules solaires de deuxième génération sont basées sur la technologie des couches minces et utilisent principalement du silicium amorphe et des oxydes comme matériaux. L'efficacité est inférieure à la première génération, l'efficacité de conversion la plus élevée est de 13%, mais le coût de production est le plus bas.
La troisième génération : les cellules solaires à couches minces composées telles que le séléniure de cuivre et d'indium (CIS) et les cellules solaires Si à couches minces. Principalement dans l'état de la production en laboratoire, il existe d'énormes effets économiques potentiels en raison de sa grande efficacité et de son faible coût.
Les cellules solaires au silicium peuvent être divisées en :
1) Cellules solaires en silicium monocristallin
2) Cellules solaires à couche mince de silicium polycristallin
3) Cellules solaires à couche mince de silicium amorphe
Cellules solaires en silicium monocristallin
Les cellules solaires en silicium monocristallin sont des cellules solaires constituées de tiges de silicium monocristallin de haute pureté, qui ont le rendement de conversion le plus élevé et la technologie la plus mature. Les cellules en silicium monocristallin hautes performances sont basées sur des matériaux en silicium monocristallin de haute qualité et sur des techniques de traitement thermique associées.
Cellules solaires à couche mince de silicium amorphe
Le silicium utilisé dans les cellules solaires à couche mince de silicium amorphe est a-Si. Sa structure de base n'est pas une jonction pn mais une jonction pin. En dopant le bore pour former la région p, en dopant le phosphore pour former la région n, i est une couche intrinsèque sans impureté ou légèrement dopée.
Principales caractéristiques:
Faible coût des matériaux et des procédés de fabrication.
Le processus de production est un processus à basse température (100-300 ℃) et la consommation d'énergie est faible.
Il est facile de former une capacité de production à grande échelle et l'ensemble du processus de production peut être automatisé.
Il existe de nombreuses variétés et de nombreuses utilisations.
Il y a des problèmes : la bande interdite optique est de 1.7 eV → insensible à la région des grandes longueurs d'onde → faible efficacité de conversion
Effet de photodégradation : l'efficacité photoélectrique diminue avec la poursuite du temps d'éclairage
Solution : préparez des cellules solaires en tandem, c'est-à-dire déposez une ou plusieurs sous-cellules à broche sur les cellules solaires à simple jonction préparées.
Méthodes de production : pulvérisation réactive, PECVD, LPCVD.
Gaz réactif : SiH4 dilué avec H2
Matériau du substrat : verre, acier inoxydable, etc.
Cellules solaires en silicium polycristallin
Les cellules solaires à couche mince de silicium polycristallin développent des couches minces de silicium polycristallin sur des matériaux de substrat à faible coût et utilisent une couche de silicium cristallin relativement mince comme couche active des cellules solaires, qui non seulement maintient les hautes performances et la stabilité des cellules solaires en silicium cristallin, mais également la quantité de matériaux utilisés. Une baisse substantielle, réduisant considérablement les coûts de la batterie. Le principe de fonctionnement des cellules solaires à couche mince de silicium polycristallin est le même que celui des autres cellules solaires, qui est basé sur l'interaction de la lumière du soleil et des matériaux semi-conducteurs pour former un effet photovoltaïque.
Méthodes de préparation courantes :
Dépôt chimique en phase vapeur à basse pression (LPCVD)
Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD)
Epitaxie en phase liquide (LPPE)
Méthode de dépôt par pulvérisation
Gaz réactif SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 ou SiH4
↓ (sous une certaine atmosphère protectrice)
Des atomes de silicium sont déposés sur des substrats chauffés
(Le matériau du substrat est Si, SiO2, Si3N4, etc.)
Problèmes : il est difficile de former des grains plus gros sur des substrats autres que le silicium, et il est facile de former des vides entre les grains
Solution : utiliser d'abord le LPCVD pour indenser une fine couche de silicium amorphe sur le substrat, puis recuire cette couche de silicium amorphe pour obtenir des grains de cristal plus gros, puis déposer une couche épaisse sur le germe cristallin. film de polysilicium.
Étant donné que les cellules à couche mince de silicium polycristallin utilisent moins de silicium que le silicium monocristallin, il n'y a pas de problème de baisse d'efficacité et il est possible de préparer sur des matériaux de substrat bon marché. Le coût est bien inférieur à celui des cellules en silicium monocristallin et l'efficacité est supérieure à celle des cellules à couches minces en silicium amorphe. Par conséquent, les cellules à couche mince de silicium polycristallin domineront bientôt le marché de l'énergie solaire.
Cellules solaires à couches minces multi-composés
Les matériaux de cellules solaires à couche mince multi-composés sont des sels inorganiques, qui comprennent principalement des composés du groupe III-V de l'arséniure de gallium, du sulfure de cadmium, du tellurure de cadmium et des batteries à couche mince de séléniure de cuivre et d'indium.
L'efficacité des cellules à couche mince polycristalline de sulfure de cadmium et de tellurure de cadmium est supérieure à celle des cellules solaires à couche mince de silicium amorphe, et le coût est inférieur à celui des cellules de silicium monocristallin, et il est également facile de produire en masse, mais parce que le cadmium est hautement toxique, il causera de graves dommages à l'environnement. La pollution n'est donc pas le substitut le plus idéal pour les cellules solaires en silicium cristallin.
L'efficacité de conversion des cellules composées d'arséniure de gallium III-V peut atteindre 28 %. Le matériau composé d'arséniure de gallium a une bande interdite optique très idéale et une efficacité d'absorption élevée. Il a une forte résistance aux radiations et est insensible à la chaleur. Il convient à la fabrication de batteries à jonction unique à haut rendement. Cependant, le prix élevé des matériaux à l'arséniure de gallium limite dans une large mesure la popularité des batteries à l'arséniure de gallium.
La batterie à couche mince de séléniure de cuivre et d'indium (abrégé en CIS) convient à la conversion photoélectrique, et il n'y a pas de problème d'effet de dégradation induit par la lumière, et l'efficacité de conversion est la même que celle du polysilicium. Avec les avantages d'un prix bas, de bonnes performances et d'un processus simple, cela deviendra une direction importante pour le développement des cellules solaires à l'avenir. Le seul problème est la source du matériel. Étant donné que l'indium et le sélénium sont des éléments relativement rares, le développement de telles batteries est forcément limité.
Cellules solaires composées organiques
Les cellules solaires organiques utilisent des substances organiques aux propriétés photosensibles comme matériaux semi-conducteurs pour générer une tension et former un courant par effet photovoltaïque. Les cellules solaires organiques peuvent être divisées en une structure à jonction unique, une structure à hétérojonction pn et une structure nanocristalline sensibilisée par un colorant en fonction du matériau semi-conducteur.
Selon les données d'enquête pertinentes, le coût moyen des cellules solaires organiques n'est que de 10 à 20 % de celui des cellules solaires au silicium ; cependant, l'efficacité de conversion photoélectrique des cellules solaires organiques actuellement sur le marché n'est que de 10% au maximum, ce qui est le principal problème qui limite sa promotion complète. . Par conséquent, comment améliorer le taux de conversion photoélectrique est le problème clé qui devrait être résolu à l'avenir.
Cellules solaires nanocristallines sensibilisées
La cellule solaire TiO2 à colorant est en fait une cellule photoélectrochimique. En 1991, un groupe de recherche dirigé par le professeur Michael Grätzel de l'Ecole Polytechnique de Lausanne (EPFL) en Suisse a utilisé un semi-conducteur d'oxyde à large bande interdite peu coûteux TiO2 pour préparer des films minces nanocristallins sur lesquels un grand nombre d'acide carboxylique-bipyridine Ru (II ) les complexes ont été adsorbés. Une cellule solaire nanocristalline sensibilisée par un colorant est développée en utilisant un sel peu volatil contenant des paires redox comme électrolyte.
Les avantages des cellules solaires nanocristallines TiO2 résident dans leur faible coût, leur processus simple et leurs performances stables. Son rendement photoélectrique est stable à plus de 10%, son coût de production n'est que de 1/5 à 1/10 de celui des cellules solaires au silicium et sa durée de vie peut atteindre plus de 20 ans. Cependant, la recherche et le développement de telles batteries viennent de commencer et on estime qu'elles entreront progressivement sur le marché dans un proche avenir.
Fondamental:
La molécule de colorant absorbe l'énergie solaire et passe à l'état excité, l'état excité est instable, les électrons sont rapidement injectés dans la bande de conduction du TiO2 adjacent, et les électrons perdus dans le colorant sont rapidement compensés par l'électrolyte, et les électrons entrant la bande de conduction du TiO2 finit par entrer Le film conducteur génère alors un photocourant à travers la boucle externe.
Cellules solaires à électrodes modifiées multicouches polymères
Le remplacement des matériaux inorganiques par des polymères organiques est une direction de recherche émergente pour la fabrication de cellules solaires. En raison des avantages d'une bonne flexibilité, d'une fabrication facile, de larges sources de matériaux et du faible coût des matériaux organiques, il est d'une grande importance pour l'utilisation à grande échelle de l'énergie solaire et la fourniture d'électricité bon marché.
La recherche sur la préparation de cellules solaires avec des matériaux organiques vient à peine de commencer, et ni la durée de vie ni l'efficacité des cellules ne peuvent être comparées à des matériaux inorganiques, en particulier des cellules au silicium. La question de savoir s'il peut être développé en un produit ayant une signification pratique doit encore être étudiée et explorée.
Batterie de stockage d'énergie solaire Keheng
Les progrès technologiques et les avantages en termes de coûts des batteries au lithium fer phosphate devenant de plus en plus évidents, les batteries de stockage d'énergie solaire actuelles sont presque des batteries au lithium fer phosphate.
Les batteries au lithium fer phosphate présentent les avantages suivants
Performances de sécurité élevées
Longue durée de vie :
La durée de vie des batteries au plomb-acide longue durée est d'environ 300 fois, et le maximum est de 500 fois, tandis que la durée de vie des batteries au lithium fer phosphate peut atteindre plus de 2,000 5 fois, et la charge standard (taux de 2,000 heures) l'utilisation peut atteindre XNUMX XNUMX fois.
Bonne performance à haute température
le pic de chauffage électrique du phosphate de fer au lithium peut atteindre 350 ℃-500 ℃, tandis que le manganate de lithium et le cobaltate de lithium ne sont qu'environ 200 ℃. Large plage de températures de fonctionnement (-20C–75C), avec une résistance élevée aux températures, le pic de chauffage électrique du phosphate de fer au lithium peut atteindre 350℃-500℃, tandis que le manganate de lithium et le cobaltate de lithium ne sont qu'environ 200℃.
Haute densité d'énergie
Poids léger
Protection de l'environnement
La batterie de stockage d'énergie solaire Keheng est largement utilisée dans le stockage d'énergie domestique et l'alimentation UPS de la station de base de télécommunications, l'alimentation extérieure portable.
BATTERIES À CYCLE PROFOND avec BMS (batterie au lithium lifepo4)
Batterie LiFePO24 à cycle profond basse température 60V 4AH
Batterie LiFePO48 à cycle profond basse température 50V 4AH
Batterie LiFePO48 à cycle profond basse température 100V 4AH
Batterie LiFePO48 à cycle profond basse température 200V 4AH
Batterie LiFePO12 à cycle profond basse température 200V 4ah
