Как классифицируют солнечные батареи
Солнечные элементы, также известные как фотогальванические элементы, представляют собой устройства, которые непосредственно преобразуют энергию солнечного излучения в электрическую энергию.
Это устройство заключено в модули солнечных элементов, а затем определенное количество модулей объединяется в массив солнечных элементов определенной мощности в соответствии с потребностями. Система выработки электроэнергии на батареях, также известная как фотоэлектрическая система выработки электроэнергии.
Солнечные элементы, также известные как фотогальванические элементы, представляют собой устройства, которые непосредственно преобразуют энергию солнечного излучения в электрическую энергию.
Это устройство заключено в модули солнечных элементов, а затем определенное количество модулей объединяется в массив солнечных элементов определенной мощности в соответствии с потребностями. Система выработки электроэнергии на батареях, также известная как фотоэлектрическая система выработки электроэнергии.
Что делают солнечные батареи?
Фотоэлектрические элементы преобразуют солнечный свет в электричество
Фотоэлектрический (PV) элемент, обычно называемый солнечным элементом, представляет собой немеханическое устройство, которое непосредственно преобразует солнечный свет в электричество. Некоторые фотоэлементы могут преобразовывать искусственный свет в электричество.
Основным устройством солнечной фотоэлектрической генерации является солнечный элемент.
История развития солнечных элементов имеет долгую историю развития, насчитывающую более 160 лет. С точки зрения общего развития, фундаментальные исследования и технический прогресс сыграли активную роль в продвижении, до сих пор основная структура и механизм солнечных элементов не изменились.
Как работают солнечные батареи?
Солнечная батарея состоит из двух слоев кремния, обработанных таким образом, чтобы электричество проходило через них при воздействии солнечного света. Один слой заряжен положительно, другой отрицательно. Когда фотоны входят в слои, они отдают свою энергию атомам кремния в виде электронов.
Солнечные батареи классифицируют по структуре
Ø Солнечные элементы с гомогенным переходом Ø Солнечные элементы с гетерогенным переходом Ø Солнечные элементы Шоттки
Солнечные элементы классифицируются по материалу
Кремниевые солнечные батареи
Многосоставные тонкопленочные солнечные элементы
Солнечные батареи на органических соединениях
Сенсибилизированные нанокристаллические солнечные элементы
Полимерные многослойные солнечные батареи с модифицированными электродами
Солнечные батареи классифицируются в соответствии с принципами их работы.
Плоские солнечные элементы
Концентрация солнечных батарей
Спектроскопические солнечные элементы
Первое поколение: монокристаллический кремний и поликристаллический кремний, на которые приходится около 89.9% рынка продуктов для солнечных батарей. Первое поколение солнечных элементов основано на кремниевых пластинах, в основном с использованием монокристаллического кремния и поликристаллического кремния в качестве материалов. Среди них эффективность преобразования монокристаллических кремниевых элементов является самой высокой, которая может достигать 18-20%, но стоимость производства высока.
Второе поколение: тонкопленочные солнечные элементы, на долю которых приходится 9.9% рынка солнечных элементов. Солнечные элементы второго поколения основаны на тонкопленочной технологии и в основном используют в качестве материалов аморфный кремний и оксиды. Эффективность ниже, чем у первого поколения, максимальная эффективность преобразования составляет 13%, но себестоимость производства самая низкая.
Третье поколение: составные тонкопленочные солнечные элементы, такие как селенид меди и индия (CIS) и тонкопленочные кремниевые солнечные элементы. В основном в состоянии лабораторного производства возможны огромные экономические эффекты из-за его высокой эффективности и низкой стоимости.
Кремниевые солнечные элементы можно разделить на:
1) Солнечные элементы из монокристаллического кремния
2) Тонкопленочные солнечные элементы из поликристаллического кремния
3) Тонкопленочные солнечные элементы из аморфного кремния
Солнечные батареи из монокристаллического кремния
Солнечные элементы из монокристаллического кремния представляют собой солнечные элементы, изготовленные из монокристаллических кремниевых стержней высокой чистоты, которые имеют самую высокую эффективность преобразования и самую зрелую технологию. Высокопроизводительные элементы из монокристаллического кремния основаны на высококачественных материалах из монокристаллического кремния и соответствующих методах термической обработки.
Тонкопленочные солнечные элементы из аморфного кремния
Кремний, используемый в тонкопленочных солнечных элементах из аморфного кремния, представляет собой a-Si. Его основная структура представляет собой не pn-переход, а штыревой переход. Легирование бором с образованием p-области, легирование фосфором с образованием n-области, i представляет собой непримесный или слаболегированный собственный слой.
Характерные черты:
Низкая стоимость материалов и производственных процессов.
Производственный процесс представляет собой низкотемпературный процесс (100-300 ℃) с низким потреблением энергии.
Легко формировать крупномасштабные производственные мощности, а весь производственный процесс можно автоматизировать.
Есть много разновидностей и широкого применения.
Есть проблемы: оптическая ширина запрещенной зоны 1.7 эВ → нечувствительность к длинноволновой области → низкая эффективность преобразования
Эффект фотодеградации: фотоэлектрическая эффективность снижается с увеличением времени освещения.
Решение: подготовить тандемные солнечные элементы, то есть на подготовленные штыревые однопереходные солнечные элементы насадить один или несколько штыревых субэлементов.
Методы производства: реактивное напыление, PECVD, LPCVD.
Активный газ: SiH4, разбавленный H2
Материал подложки: стекло, нержавеющая сталь и т.д.
Солнечные батареи из поликристаллического кремния
Тонкопленочные солнечные элементы из поликристаллического кремния выращивают тонкие пленки из поликристаллического кремния на недорогих материалах подложки и используют относительно тонкий слой кристаллического кремния в качестве активного слоя солнечных элементов, что не только поддерживает высокую производительность и стабильность солнечных элементов из кристаллического кремния, но и также количество используемых материалов. Существенное падение, значительно снижающее затраты на батарею. Принцип работы тонкопленочных солнечных элементов из поликристаллического кремния такой же, как и у других солнечных элементов, который основан на взаимодействии солнечного света и полупроводниковых материалов для формирования фотогальванического эффекта.
Распространенные способы приготовления:
Химическое осаждение из паровой фазы при низком давлении (LPCVD)
Плазменное химическое осаждение из паровой фазы (PECVD)
Жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ)
Метод напыления
Реактивный газ SiH2Cl2, SiHCl3, SiCl4 или SiH4
↓ (в определенной защитной атмосфере)
Атомы кремния осаждаются на нагретые подложки
(Материал подложки — Si, SiO2, Si3N4 и т. д.)
Проблемы: на некремниевых подложках сложно сформировать более крупные зерна, легко образовать пустоты между зернами.
Решение: сначала используйте LPCVD для нанесения тонкого слоя аморфного кремния на подложку, затем отжигайте этот слой аморфного кремния для получения более крупных кристаллических зерен, а затем наносите толстый слой на затравочный кристалл. поликремниевая пленка.
Поскольку в тонкопленочных ячейках из поликристаллического кремния используется меньше кремния, чем в монокристаллическом кремнии, нет проблемы снижения эффективности, и их можно изготавливать на дешевых материалах подложки. Стоимость намного ниже, чем у монокристаллических кремниевых элементов, а эффективность выше, чем у тонкопленочных элементов из аморфного кремния. Таким образом, тонкопленочные элементы из поликристаллического кремния вскоре будут доминировать на рынке солнечной энергии.
Многосоставные тонкопленочные солнечные элементы
Многокомпонентные тонкопленочные материалы для солнечных элементов представляют собой неорганические соли, которые в основном включают соединения групп арсенида галлия III-V, сульфид кадмия, теллурид кадмия и тонкопленочные батареи из селенида меди и индия.
Эффективность поликристаллических тонкопленочных элементов из сульфида кадмия и теллурида кадмия выше, чем у тонкопленочных солнечных элементов из аморфного кремния, а стоимость ниже, чем у монокристаллических кремниевых элементов, и их также легко производить массово, но поскольку кадмий очень токсичен, он нанесет серьезный ущерб окружающей среде. Таким образом, загрязнение — не самая идеальная замена кристаллическим кремниевым солнечным элементам.
Эффективность преобразования ячеек соединения арсенида галлия III-V может достигать 28%. Материал соединения арсенида галлия имеет очень идеальную оптическую ширину запрещенной зоны и высокую эффективность поглощения. Обладает сильной радиационной стойкостью и нечувствителен к теплу. Он подходит для производства высокоэффективных однопереходных аккумуляторов. Однако высокая цена на арсенид-галлиевые материалы в значительной степени ограничивает популярность арсенид-галлиевых батарей.
Тонкопленочная батарея из селенида меди и индия (сокращенно CIS) подходит для фотоэлектрического преобразования, и здесь нет проблемы эффекта деградации, вызванной светом, а эффективность преобразования такая же, как у поликремния. Обладая преимуществами низкой цены, хорошей производительности и простоты процесса, это станет важным направлением развития солнечных элементов в будущем. Единственная проблема - источник материала. Поскольку и индий, и селен являются относительно редкими элементами, разработка таких батарей неизбежно будет ограничена.
Солнечные батареи на органических соединениях
Органические солнечные элементы используют органические вещества со светочувствительными свойствами в качестве полупроводниковых материалов для выработки напряжения и формирования тока за счет фотогальванического эффекта. Органические солнечные элементы можно разделить на структуру с одним переходом, структуру с гетеропереходом pn и нанокристаллическую структуру, сенсибилизированную красителем, в зависимости от полупроводникового материала.
Согласно данным соответствующих обзоров, средняя стоимость органических солнечных элементов составляет всего 10-20% от стоимости кремниевых солнечных элементов; однако эффективность фотоэлектрического преобразования органических солнечных элементов, представленных в настоящее время на рынке, составляет не более 10%, что является основной проблемой, ограничивающей их всестороннее продвижение. . Таким образом, как улучшить скорость фотоэлектрического преобразования является ключевой проблемой, которая должна быть решена в будущем.
Сенсибилизированные нанокристаллические солнечные элементы
Сенсибилизированный красителем солнечный элемент TiO2 на самом деле является фотоэлектрохимическим элементом. В 1991 году исследовательская группа под руководством профессора Михаэля Гретцеля из Политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии использовала недорогой широкозонный оксидный полупроводник TiO2 для приготовления тонких нанокристаллических пленок, на которые наносили большое количество карбоновой кислоты-бипиридина Ru(II). ) комплексы адсорбировались. Нанокристаллический солнечный элемент, сенсибилизированный красителем, разработан с использованием в качестве электролита малолетучей соли, содержащей окислительно-восстановительные пары.
Преимущества нанокристаллических солнечных элементов TiO2 заключаются в их низкой стоимости, простоте процесса и стабильной работе. Его фотоэлектрическая эффективность стабильна на уровне более 10%, стоимость производства составляет всего от 1/5 до 1/10 стоимости кремниевых солнечных элементов, а срок службы может достигать более 20 лет. Однако исследования и разработка таких аккумуляторов только начались, и предполагается, что в ближайшем будущем они постепенно поступят на рынок.
Фундаментальные:
Молекула красителя поглощает энергию солнечного света и переходит в возбужденное состояние, возбужденное состояние неустойчиво, электроны быстро инжектируются в зону проводимости соседнего TiO2, а потерянные в красителе электроны быстро компенсируются из электролита, а электроны, входящие зона проводимости TiO2 в конечном итоге входит в проводящую пленку, затем генерирует фототок через внешний контур.
Полимерные многослойные солнечные батареи с модифицированными электродами
Замена неорганических материалов органическими полимерами является новым направлением исследований в области производства солнечных элементов. Благодаря преимуществам хорошей гибкости, простоты изготовления, широкого выбора материалов и низкой стоимости органических материалов, он имеет большое значение для крупномасштабного использования солнечной энергии и обеспечения дешевой электроэнергией.
Исследования по изготовлению солнечных элементов из органических материалов только начались, и ни срок службы, ни эффективность элементов не могут сравниться с неорганическими материалами, особенно с кремниевыми элементами. Можно ли превратить его в продукт, имеющий практическое значение, еще предстоит изучить и изучить.
Солнечная аккумуляторная батарея Keheng
По мере того, как технологический прогресс и ценовые преимущества литий-железо-фосфатных батарей становятся все более и более очевидными, нынешние аккумуляторы солнечной энергии представляют собой почти литий-железо-фосфатные батареи.
Литий-железо-фосфатные батареи имеют следующие преимущества:
Высокая безопасность
Долгий срок службы:
Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов с длительным сроком службы составляет около 300 раз, а максимальный - 500 раз, в то время как срок службы литий-железо-фосфатных аккумуляторов может достигать более 2,000 раз, а стандартная зарядка (5-часовая скорость) использование может достигать 2,000 раз.
Хорошие характеристики при высоких температурах
Пик электрического нагрева фосфата лития-железа может достигать 350–500 ℃, в то время как манганата лития и кобальтата лития составляют всего около 200 ℃. Широкий диапазон рабочих температур (-20C–75C), с высокой термостойкостью, пик электрического нагрева фосфата лития-железа может достигать 350-500℃, в то время как манганата лития и кобальтата лития составляет всего около 200℃.
Высокая плотность энергии
Легкий вес
Защита окружающей среды
Аккумулятор солнечной энергии Keheng широко используется в домашнем накопителе энергии и источнике питания ИБП базовой станции телекоммуникаций, портативном наружном источнике питания.
АККУМУЛЯТОРЫ ГЛУБОКОГО ЦИКЛА С BMS (литиевая батарея lifepo4)
Низкотемпературная батарея 24V 60AH глубокого цикла LiFePO4
Низкотемпературная батарея 48V 50AH глубокого цикла LiFePO4
Низкотемпературная батарея 48V 100AH глубокого цикла LiFePO4
Низкотемпературная батарея 48V 200AH глубокого цикла LiFePO4
Низкотемпературная батарея LiFePO12 глубокого цикла 200V 4ah
