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  • 太阳能热水系统与太阳能光电系统之解析(2)


    的热水器 换购费。
    3.环保:太阳能为高效、无污染、可再生的资源,技术成熟、并已充分运用的就
    是真空管太阳能热水器,国内目前太阳能热水器的总装置量,每年可降
    低二氧化碳排放量 21 万公吨。太阳能热水器有节能、低污染的特点,不
    但能为您节省荷包,在使用的同时,也能为环境保护尽一份心。
    太阳能光电系统
    以太阳能转换成电能,此种光电元件称为太阳电池(Solar Cell)。从物理学的
    角度来看,有人称之为光伏电池(Photovoltaic,简称PV),其中的photo 就是光
    (light),而voltaic 就是电力(electricity)。在光-电转换的过程中,事实上,并非所有
    的入射光谱都能被太阳电池所吸收,并完全转成电流。有一半左右的光谱因能量
    太低(小于半导体的能隙),对电池的输出没有贡献,而在另一半被吸收的光子
    中,除了产生电子-电洞对所需的能量外,约有一半左右的能量以热的形式释放
    掉,所以单一电池的最高效率约在25%左右,目前实验室所发出来的效率,几乎
    可达到理论值的最高水准。
    太阳能电池的发电原理[4][5]
    太阳能电池的发电能源来自太阳光,而太阳辐射的光谱主要是以可见光为中
    心,波长从 0.3 微米的紫外光到数微米的红外光是主要的分布范围。如果换算
    成光子的能量,则大约在 0.3 到 4 电子伏特之间,因此能隙大小在这个范围内
    的材料,像硅材,会具有比较好的光电转换效率。利用电位差发电,无电磁波产
    生 太阳电池(solar cell)是以半导体制程的制作方式做成的,其发电原理是将太阳
    光照射在太阳电池上,使太阳电池吸收太阳光能透过图中的 p-型半导体及 n-型半
    导体使其产生电子(负极)及电洞(正极),同时分离电子与电洞而形成电压降,再
    经由导线传输至负载。简单的说,太阳光电的发电原理,是利用
    太阳电池吸收 0.2μm∼0.4μm 波长的太阳光,将光能直接转变成电能输出的一
    种发电方式。由于太阳电池产生的电是直流电,因此若需提供电力给家电用品或
    各式电器则需加装直/交流转换器,将直流电转换成交流电,才能供电至家庭用
    电或工业用电。
    图三
    图四
    太阳能电池板的材料
    依原子排列结构可分为三大类
    单晶硅太阳电池Singlecrystal (市场模组发电转换效率12~20%)
    硅原子具有高度的周期性排列。目前,成长单晶硅最重要的技术是利用柴氏长晶
    法,把高纯度的多晶硅熔融在坩锅中,再把晶种插入硅熔融液,用适当的速率旋
    转并缓慢地往上拉引做成硅晶柱,然后再把晶柱加以切割,就可以得到单晶硅晶
    圆。
    单晶硅太阳电池外观
    多晶硅太阳电池Polycrstal (市场模组发电转换效率10~18%)
    多晶硅是指材料由许多不同的小单晶所构成,它的制作方法是把熔融的硅铸造固
    化而形成。
    至于多晶硅太阳能电池,因为它的多晶特性,在切割和再加工的手续上,比单晶
    和非晶硅更困难,效率方面也比单晶硅太阳能电池的低。不过,简单的制程和低
    廉的成本是它的最重要特色。所以,在部分低功率的电力应用系统上,便采用这
    类型的太阳能电池。
    多晶硅太阳电池外观
    非晶硅太阳电池Amorphous (薄膜Thin film) (市场模组发电转换效率6~10%)
     非晶硅则是指整个材料中,只在几个原子或分子的范围内,原子的排列具
    有周期性,甚至在有些材料中,根本没有周期性的原子排列结构。它的制作方法
    通常是用电浆式化学气相沈积法,在基板上长成非晶硅的薄膜。由于材料的晶体
    结构不同,因此,用不同的材料设计出太阳能电池时,它们的光电特性也会有所
    不同。
     对于非晶硅的太阳能电池来说,由于价格最便宜,生产速度也最快,所以非
    晶硅太阳能电池也比较常应用在消费性电子产品上,而且新的应用也在不断地研
    发中。
    非晶硅太阳电池外观(可挠式)
    而目前薄膜式太阳能电池片所使用薄膜原料多达近二十种
    薄膜(Thin film)属于非晶硅太阳电池种类常见有数种材料:
    砷化镓(GaAs)是以使用分子束磊晶而产生的
    碲化镉(CdTe)在薄膜太阳能电池中是一种高效率的吸光材料 与其他相比容易
    做大规模生产
    铜锢镓硒(CIGS)CIGS 是多层薄膜组合而成的
    染料(Dyes)通常使用钌有机材料作为染料
    有机高分子(Organic/polymer) 塑胶半导体太阳能板 (责任编辑:zjbn_zhenhai)
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