Como as células solares são classificadas
As células solares, também conhecidas como células fotovoltaicas, são dispositivos que convertem diretamente a energia da radiação solar em energia elétrica.
Este dispositivo é encapsulado em módulos de células solares e, em seguida, um certo número de módulos é combinado em um determinado conjunto de células solares de acordo com as necessidades. Sistema de geração de energia por bateria, também conhecido como sistema de geração de energia fotovoltaica.
As células solares, também conhecidas como células fotovoltaicas, são dispositivos que convertem diretamente a energia da radiação solar em energia elétrica.
Este dispositivo é encapsulado em módulos de células solares e, em seguida, um certo número de módulos é combinado em um determinado conjunto de células solares de acordo com as necessidades. Sistema de geração de energia por bateria, também conhecido como sistema de geração de energia fotovoltaica.
O que as células solares fazem?
Células fotovoltaicas convertem a luz solar em eletricidade
Uma célula fotovoltaica (PV), comumente chamada de célula solar, é um dispositivo não mecânico que converte a luz solar diretamente em eletricidade. Algumas células fotovoltaicas podem converter luz artificial em eletricidade.
O dispositivo central da geração de energia solar fotovoltaica é a célula solar.
A história de desenvolvimento de células solares passou por uma longa história de desenvolvimento de mais de 160 anos. Do ponto de vista do desenvolvimento global, a pesquisa básica e o progresso tecnológico têm desempenhado um papel ativo na promoção, até agora, a estrutura básica e o mecanismo das células solares não mudaram.
Como as células solares funcionam de forma simples?
Uma célula solar é composta de duas camadas de silício que são tratadas para permitir que a eletricidade flua através delas quando expostas à luz solar. Uma camada é carregada positivamente, a outra negativamente. À medida que os fótons entram nas camadas, eles cedem sua energia aos átomos do silício na forma de elétrons.
As células solares são classificadas por estrutura
Ø Células solares de junção homogênea Ø Células solares de junção heterogênea Ø Células solares de Schottky
As células solares são classificadas por material
Células solares de silício
Células solares de filme fino multicomposto
Células Solares de Composto Orgânico
Células solares nanocristalinas sensibilizadas
Células solares de eletrodos modificados multicamadas de polímero
As células solares são classificadas de acordo com seus métodos de trabalho
Células solares de painel plano
Concentração de células solares
Células solares espectroscópicas
A primeira geração: silício monocristalino e silício policristalino, representando cerca de 89.9% do mercado de produtos de células solares. A primeira geração de células solares é baseada em pastilhas de silício, usando principalmente silício monocristalino e silício policristalino como materiais. Entre eles, a eficiência de conversão das células de silício monocristalino é a mais alta, podendo chegar a 18-20%, mas o custo de produção é alto.
A segunda geração: células solares de película fina, representando 9.9% do mercado de produtos de células solares. As células solares de segunda geração são baseadas na tecnologia de filme fino e usam principalmente silício amorfo e óxidos como materiais. A eficiência é menor do que a primeira geração, a maior eficiência de conversão é de 13%, mas o custo de produção é o menor.
A terceira geração: células solares de filme fino composto, como seleneto de cobre e índio (CIS) e células solares de filme fino de Si. Principalmente no estado de produção laboratorial, existem enormes efeitos econômicos potenciais devido à sua alta eficiência e baixo custo.
As células solares de silício podem ser divididas em:
1) Células solares de silício monocristalino
2) Células solares de filme fino de silício policristalino
3) Células solares de filme fino de silício amorfo
Células solares de silício monocristalino
As células solares de silício monocristalino são células solares feitas de hastes de silício monocristalino de alta pureza, que possuem a mais alta eficiência de conversão e a tecnologia mais madura. As células de silício monocristalino de alto desempenho são baseadas em materiais de silício monocristalino de alta qualidade e técnicas de processamento térmico relacionadas.
Células solares de filme fino de silício amorfo
O silício usado em células solares de filme fino de silício amorfo é a-Si. Sua estrutura básica não é uma junção pn, mas uma junção de pinos. Dopagem de boro para formar a região p, dopagem de fósforo para formar a região n, i é uma camada intrínseca sem impurezas ou levemente dopada.
Recursos importantes:
Baixo custo de materiais e processos de fabricação.
O processo de produção é um processo de baixa temperatura (100-300 ℃), e o consumo de energia é baixo.
É fácil formar capacidade de produção em larga escala e todo o processo de produção pode ser automatizado.
Existem muitas variedades e amplos usos.
Existem problemas: o gap óptico é de 1.7eV → insensível à região de comprimento de onda longo → baixa eficiência de conversão
Efeito de fotodegradação: a eficiência fotoelétrica decai com a continuação do tempo de iluminação
Solução: preparar células solares em tandem, ou seja, depositar uma ou mais subcélulas de pinos nas células solares de junção única de pinos preparadas.
Métodos de produção: pulverização reativa, PECVD, LPCVD.
Gás reativo: SiH4 diluído com H2
Material do substrato: vidro, aço inoxidável, etc.
Células solares de silício policristalino
As células solares de filme fino de silício policristalino crescem filmes finos de silício policristalino em materiais de substrato de baixo custo e usam uma camada de silício cristalino relativamente fina como a camada ativa das células solares, que não apenas mantém o alto desempenho e a estabilidade das células solares de silício cristalino, mas também também a quantidade de materiais utilizados. Uma queda substancial, reduzindo significativamente os custos da bateria. O princípio de funcionamento das células solares de filme fino de silício policristalino é o mesmo de outras células solares, que se baseia na interação da luz solar e materiais semicondutores para formar o efeito fotovoltaico.
Métodos comuns de preparação:
Deposição de vapor químico de baixa pressão (LPCVD)
Deposição de Vapor Químico Aprimorado por Plasma (PECVD)
Epitaxia em fase líquida (LPPE)
Método de deposição sputter
Gás reativo SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 ou SiH4
↓ (sob uma certa atmosfera protetora)
Os átomos de silício são depositados em substratos aquecidos
(O material do substrato é Si, SiO2, Si3N4, etc.)
Problemas: É difícil formar grãos maiores em substratos sem silício e é fácil formar vazios entre os grãos
Solução: primeiro use o LPCVD para indenizar uma fina camada de silício amorfo no substrato, depois recoze essa camada de silício amorfo para obter grãos de cristal maiores e, em seguida, deposite uma camada espessa no cristal semente. filme de polissilício.
Como as células de filme fino de silício policristalino usam menos silício do que o silício monocristalino, não há problema de declínio de eficiência e é possível preparar em materiais de substrato baratos. O custo é muito menor do que o das células de silício de cristal único e a eficiência é maior do que a das células de filme fino de silício amorfo. , Portanto, as células de filme fino de silício policristalino em breve dominarão o mercado de energia solar.
Células solares de filme fino multicomposto
Os materiais de células solares de filme fino multicomposto são sais inorgânicos, que incluem principalmente compostos do grupo arseneto de gálio III-V, sulfeto de cádmio, telureto de cádmio e baterias de filme fino de cobre índio seleneto.
A eficiência das células de filme fino policristalino de sulfeto de cádmio e telureto de cádmio é maior do que a das células solares de filme fino de silício amorfo, e o custo é menor do que o das células de silício monocristalino, e também é fácil de produzir em massa, mas porque o cádmio é altamente tóxico, causará sérios danos ao meio ambiente. A poluição, portanto, não é o substituto mais ideal para as células solares de silício cristalino.
A eficiência de conversão de células compostas de arseneto de gálio III-V pode chegar a 28%. O material composto de arseneto de gálio tem um gap óptico muito ideal e alta eficiência de absorção. Tem forte resistência à radiação e é insensível ao calor. É adequado para a fabricação de baterias de junção única de alta eficiência. No entanto, o alto preço dos materiais de arseneto de gálio limita em grande parte a popularidade das baterias de arseneto de gálio.
A bateria de filme fino de seleneto de cobre e índio (abreviada como CIS) é adequada para conversão fotoelétrica, e não há problema de efeito de degradação induzida pela luz, e a eficiência de conversão é a mesma do polissilício. Com as vantagens de baixo preço, bom desempenho e processo simples, se tornará uma direção importante para o desenvolvimento de células solares no futuro. O único problema é a origem do material. Como o índio e o selênio são elementos relativamente raros, o desenvolvimento dessas baterias é limitado.
Células Solares de Composto Orgânico
As células solares orgânicas usam substâncias orgânicas com propriedades fotossensíveis como materiais semicondutores para gerar tensão e formar corrente através do efeito fotovoltaico. As células solares orgânicas podem ser divididas em estrutura de junção única, estrutura de heterojunção pn e estrutura nanocristalina sensibilizada por corante de acordo com o material semicondutor.
De acordo com dados de pesquisas relevantes, o custo médio das células solares orgânicas é de apenas 10% a 20% do das células solares de silício; no entanto, a eficiência de conversão fotoelétrica das células solares orgânicas atualmente no mercado é de apenas 10% no máximo, que é o principal problema que restringe sua promoção abrangente. . Portanto, como melhorar a taxa de conversão fotoelétrica é o principal problema que deve ser resolvido no futuro.
Células solares nanocristalinas sensibilizadas
A célula solar de TiO2 sensibilizada por corante é na verdade uma célula fotoeletroquímica. Em 1991, um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Michael Grätzel da Ecole Polytechnique de Lausanne (EPFL) na Suíça usou um semicondutor de óxido de banda larga e barato TiO2 para preparar filmes finos nanocristalinos nos quais um grande número de ácido carboxílico-bipiridina Ru(II) ) foram adsorvidos. Uma célula solar nanocristalina sensibilizada por corante é desenvolvida usando um sal de baixa volatilidade contendo pares redox como eletrólito.
As vantagens das células solares nanocristalinas de TiO2 estão em seu baixo custo, processo simples e desempenho estável. Sua eficiência fotoelétrica é estável em mais de 10%, o custo de produção é de apenas 1/5 a 1/10 do das células solares de silício e sua vida útil pode chegar a mais de 20 anos. No entanto, a pesquisa e o desenvolvimento dessas baterias apenas começaram e estima-se que elas entrarão gradualmente no mercado em um futuro próximo.
Fundamental:
A molécula do corante absorve a energia da luz solar e transita para o estado excitado, o estado excitado é instável, os elétrons são rapidamente injetados na banda de condução do TiO2 adjacente e os elétrons perdidos no corante são rapidamente compensados pelo eletrólito, e os elétrons que entram a banda de condução de TiO2 eventualmente entra O filme condutor então gera uma fotocorrente através do circuito externo.
Células solares de eletrodos modificados multicamadas de polímero
A substituição de materiais inorgânicos por polímeros orgânicos é uma direção de pesquisa emergente para a fabricação de células solares. Devido às vantagens de boa flexibilidade, fácil fabricação, amplas fontes de materiais e baixo custo de materiais orgânicos, é de grande importância para a utilização em larga escala da energia solar e o fornecimento de eletricidade barata.
A pesquisa sobre a preparação de células solares com materiais orgânicos está apenas começando, e nem a vida útil nem a eficiência das células podem ser comparadas com materiais inorgânicos, especialmente células de silício. Se ele pode ser desenvolvido em um produto com significado prático continua a ser estudado e explorado.
Bateria de armazenamento de energia solar Keheng
Com o progresso tecnológico e as vantagens de custo das baterias de fosfato de ferro de lítio se tornando cada vez mais óbvias, as atuais baterias de armazenamento de energia solar são quase baterias de fosfato de ferro de lítio.
As baterias de fosfato de ferro-lítio têm as seguintes vantagens
Alto desempenho de segurança
Longa vida:
A vida útil das baterias de chumbo-ácido de longa duração é de cerca de 300 vezes, e o máximo é de 500 vezes, enquanto a vida útil das baterias de fosfato de ferro e lítio pode chegar a mais de 2,000 vezes, e o carregamento padrão (taxa de 5 horas) uso pode chegar a 2,000 vezes.
Bom desempenho de alta temperatura
o pico de aquecimento elétrico do fosfato de ferro de lítio pode atingir 350 ℃-500 ℃, enquanto o manganato de lítio e o cobalto de lítio são apenas cerca de 200 ℃. Ampla faixa de temperatura operacional (-20C-75C), com resistência a altas temperaturas, o pico de aquecimento elétrico do fosfato de ferro de lítio pode atingir 350℃-500℃, enquanto o manganato de lítio e o cobalto de lítio são apenas cerca de 200℃.
Alta densidade de energia
Peso leve
Proteção Ambiental
A bateria de armazenamento de energia solar Keheng é amplamente utilizada em armazenamento de energia doméstica e fonte de alimentação UPS de estação base de telecomunicações, fonte de alimentação externa portátil.
BATERIAS DE CICLO PROFUNDO com BMS (bateria de lítio lifepo4)
Bateria LiFePO24 de baixa temperatura 60V 4AH de ciclo profundo
Bateria LiFePO48 de baixa temperatura 50V 4AH de ciclo profundo
Bateria LiFePO48 de baixa temperatura 100V 4AH de ciclo profundo
Bateria LiFePO48 de baixa temperatura 200V 4AH de ciclo profundo
Bateria LiFePO12 de baixa temperatura 200V 4ah de ciclo profundo
