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太陽能電子技術的成熟與發展

太陽能電子技術的成熟與發展

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  多年來,光伏發電對發電的重要性迅速增加,同時成本下降。自2000年以來,世界市場每年平均增長44%。在同一時期,太陽能組件的價格下降了約90%,每瓦安裝不到50美分。截至2014年底,全球光伏系統的裝機容量總計183千兆瓦,其中略超過五分之一。目前,硅基太陽能電池的市場份額為92%,效率在21%至26%之間。

  不到90%,自20世紀90年代以來的生產重點已從歐洲和美國轉移到亞洲,特別是中國和臺灣。在歐洲,2014年生產了6%,美國和日本各生產了4%。盡管如此,德國研究機構仍然在開發更高效的太陽能電池和新電池概念以及優化模塊生產方面占據全球領先地位。例如,太陽能系統研究所憑借由化合物半導體制成的四重太陽能電池,效率創下了46%的世界紀錄。

  除了用于大規模生產太陽能電池組件的與間隔材料的最重要的硅,是合適的化合物半導體,例如碲化鎘,銅銦鎵硒化物和砷化鎵,一些有機化合物或供能的光電轉換鈣鈦礦型結晶含鉛。這種多樣性打開下一個剛性細胞用于太陽能公園額外的應用,例如彈性,集成到服裝發電機和Windows低印刷或透明的太陽能模塊。

  硅太陽能電池的主導地位并非巧合。綁定到二氧化硅,沙或石英的形式,或硅酸鹽熔體,它是在地殼中最豐富的元素,適用于全球和相對便宜。由于計算機行業的發展,純硅的加工已經走過了漫長的道路,太陽能電池制造商可以在早期大量使用這種材料。復雜的太陽能電池,包括一個特殊結構的硅層,以更好地吸收光,使用380至1150納米的大部分太陽光譜發電。

  目前最好的電池由單晶硅組成,在實驗室中效率為25.6%,在太陽能電池模塊中效率為22.9%。為了實現這些相對較高的值,近年來細胞生產得到了改善。因此,硅太陽能電池的背面用諸如氧化鋁的介電材料保護。該層有效地阻止了太陽能電池中正負電荷載流子的不希望的重組。在前面,晶格型磷摻雜金屬電極提高了效率,因為由于硅界面處的電阻較低,所產生的電子可以更好地流動。在制造中,正面與電極的接觸,它們從后面穿過細胞。結果,電極屏蔽較少的電池區域免受陽光照射,并且每個區域的電流效率增加。

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