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光伏材料能產(chǎn)生電流是因?yàn)?span id="vonigi9" class="hrefStyle">光生伏特效應(yīng)，即如果光線照射在太陽能電池上并且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價(jià)鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子－空穴對(duì)。
概述
光伏材料是指能將太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能的材料。光伏材料又稱太陽電池材料，只有半導(dǎo)體材料具有這種功能?？勺鎏栯姵夭牧系牟牧嫌?span id="rowawjz" class="hrefStyle">單晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空間的有單晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生產(chǎn)的有單晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚處于開發(fā)階段。致力于降低材料成本和提高轉(zhuǎn)換效率，使太陽電池的電力價(jià)格與火力發(fā)電的電力價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，從而為更廣泛更大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造條件。
分類
材料分類
可做太陽電池材料的材料有單晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。
應(yīng)用分類
用于空間的有單晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生產(chǎn)的有單晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚處于開發(fā)階段。
目前致力于降低材料成本和提高轉(zhuǎn)換效率，使太陽電池的電力價(jià)格與火力發(fā)電的電力價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，從而為更廣泛更大規(guī)模應(yīng)用創(chuàng)造條件。
材料特性
（1）單晶硅太陽能電池
單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)到24%，這是所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本很大，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝，因此其堅(jiān)固耐用，使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年。
（2）多晶硅太陽能電池
多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約12%左右 。 從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡(jiǎn)便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價(jià)格比來講，單晶硅太陽能電池還略好。
（3）非晶硅太陽能電池
非晶硅太陽電池是1976年出現(xiàn)的新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同，工藝過程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，國際先進(jìn)水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長，其轉(zhuǎn)換效率衰減。
（4）多元化合物太陽能電池
多元化合物太陽電池指不是用單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池。各國研究的品種繁多，大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，主要有以下幾種：a) 硫化鎘太陽能電池；b) 砷化鎵太陽能電池；c) 銅銦硒太陽能電池 (新型多元帶隙梯度Cu(In, Ga)Se2薄膜太陽能電池) Cu(In, Ga)Se2是一種性能優(yōu)良太陽光吸收材料，具有梯度能帶間隙（導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的能級(jí)差）多元的半導(dǎo)體材料，可以擴(kuò)大太陽能吸收光譜范圍，進(jìn)而提高光電轉(zhuǎn)化效率。以它為基礎(chǔ)可以設(shè)計(jì)出光電轉(zhuǎn)換效率比硅薄膜太陽能電池明顯提高的薄膜太陽能電池?？梢赃_(dá)到的光電轉(zhuǎn)化率為18%，而且，此類薄膜太陽能電池，未發(fā)現(xiàn)有光輻射引致性能衰退效應(yīng)（SWE），其光電轉(zhuǎn)化效率比商用的薄膜太陽能電池板提高約50~75%，在薄膜太陽能電池中屬于世界的最高水平的光電轉(zhuǎn)化效率。
工作原理
“光伏發(fā)電”是將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電形式。1839年，法國科學(xué)家貝克勒爾(A．E．Becqure1)首先發(fā)現(xiàn)了“光生伏打效應(yīng)(Photovoltaic?Effect)”。然而，第一個(gè)實(shí)用單晶硅光伏電池(Solar?Cel1)直到一個(gè)多世紀(jì)后的1954年才在美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功。20世紀(jì)70年代中后期開始，光伏電池技術(shù)不斷完善，成本不斷降低，帶動(dòng)了光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。PN結(jié)兩側(cè)因多數(shù)載流子(N?區(qū)中的電子和P區(qū)中的空穴)向?qū)Ψ降臄U(kuò)散而形寬度很窄的空間電荷區(qū)w，建立自建電場(chǎng)Ei。它對(duì)兩邊多數(shù)載流子是勢(shì)壘，阻擋其繼續(xù)向?qū)Ψ綌U(kuò)散；但它對(duì)兩邊的少數(shù)載流子(N?區(qū)中的空穴和P區(qū)中的電子)卻有牽引作用，能把它們迅速拉到對(duì)方區(qū)域。穩(wěn)定平衡時(shí)，少數(shù)載流子極少，難以構(gòu)成電流和輸出電能。但是，光伏電池受到太陽光子的沖擊，在光伏電池內(nèi)部產(chǎn)生大量處于非平衡狀態(tài)的電子一空穴對(duì)，其中的光生非平衡少數(shù)載流子(即N?區(qū)中的非平衡空穴和P區(qū)中的非平衡電子)可以被內(nèi)建電場(chǎng)Ei牽引到對(duì)方區(qū)域，然后在光伏電池中的PN結(jié)中產(chǎn)生光生電場(chǎng)EPV一當(dāng)接通外電路時(shí)，即可流出電流，輸出電能。當(dāng)把眾多這樣小的太陽能光伏電池單元通過串并聯(lián)的方式組合在一起，構(gòu)成光伏電池組件，便會(huì)在太陽能的作用下輸出功率足夠大的電能。
制備技術(shù)
光伏材料制備技術(shù)簡(jiǎn)介
光伏材料制備技術(shù)是光伏產(chǎn)業(yè)中的核心技術(shù)之一，是指通過材料的制備、修飾、處理等一系列工藝，將光伏材料轉(zhuǎn)化為能夠高效吸收太陽光，并將其轉(zhuǎn)化為電能的材料。在光伏行業(yè)中，制備技術(shù)的優(yōu)化和改進(jìn)可極大地提高光伏電池的效率和壽命，以及降低制造成本，從而推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
光伏材料制備技術(shù)是否需要電腦
光伏材料制備技術(shù)是一門高科技技術(shù)，使用許多普通人難以理解的理論和實(shí)驗(yàn)方法。在制備過程中，需要進(jìn)行復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、參數(shù)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)分析等操作。因此，電腦地位舉足輕重。首先，電腦可用于模擬、分析和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。其次，電腦可以自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)過程，在實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和效率上有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。此外，電腦能夠高精度測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行快速處理和分析，從而為材料的制備提供保障。
光伏材料制備技術(shù)應(yīng)用前景
光伏材料制備技術(shù)在未來的應(yīng)用前景是非常廣闊的。它可用于制造高效的光伏電池、薄膜太陽能電池、柔性太陽能電池等。此外，光伏材料制備技術(shù)也可以用于制備通用的高效轉(zhuǎn)換材料，例如有機(jī)-無機(jī)復(fù)合材料、鈣鈦礦材料等。這些材料可用于電壓調(diào)節(jié)器、光電器件、光電傳感器等領(lǐng)域，擁有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
光伏材料制備技術(shù)未來發(fā)展方向
目前，光伏材料制備技術(shù)正朝著綠色、環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展。其中，研究高效、可再生的新能源材料已成為重點(diǎn)。同時(shí)，研究新一代材料的可持續(xù)制備、大規(guī)模生產(chǎn)等方面的問題也備受關(guān)注。未來，可能會(huì)涌現(xiàn)出更多新型的、功能更加強(qiáng)大的光伏材料，這將進(jìn)一步推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
光伏材料制備技術(shù)是一個(gè)綜合性比較強(qiáng)的技術(shù)，依賴于科技的發(fā)展和實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)。雖然需要電腦進(jìn)行部分操作，但其應(yīng)用前景廣闊，未來發(fā)展方向較為明朗。
廠家
光伏材料廠家主要包括以下幾類，每一類都有多個(gè)知名的生產(chǎn)廠家：
硅料、硅片生產(chǎn)廠家：
青海麗豪：總部位于青海西寧，N型硅料投產(chǎn)15萬噸，規(guī)劃產(chǎn)能25萬噸。
高景太陽能：總部位于廣東珠海，2023年硅片產(chǎn)能達(dá)80GW。
云南宇澤：總部位于云南楚雄，2023年底硅片產(chǎn)能50GW，總規(guī)劃100GW。
美科股份：總部位于江蘇鎮(zhèn)江，2023年底硅片產(chǎn)能40GW，總規(guī)劃80GW。
電池片生產(chǎn)廠家：
華晟新能源：總部位于安徽宣城，建成各12GW的HJT電池片和組件產(chǎn)能，總規(guī)劃各40GW。
英發(fā)睿能：總部位于安徽滁州，2023年底電池片產(chǎn)能30GW，2025年產(chǎn)能規(guī)劃50GW。
一道新能：總部位于浙江衢州，2023年TOPCon電池和組件各30GW。
光伏組件及其他相關(guān)材料廠家：
隆基股份：全球知名的單晶硅生產(chǎn)制造企業(yè)。
晶澳科技：國內(nèi)光伏行業(yè)中產(chǎn)業(yè)鏈完整、結(jié)構(gòu)布局協(xié)調(diào)的龍頭企業(yè)。
通威股份：多晶硅、電池、硅料的三龍頭企業(yè)。
此外，還有諸如賽伍技術(shù)、中來股份、愛旭股份、愛康科技、邁為股份、捷佳偉創(chuàng)、錦浪科技等其他在光伏材料或設(shè)備領(lǐng)域有重要影響的企業(yè)。
這些廠家在光伏材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售方面都扮演著重要角色，推動(dòng)著光伏行業(yè)的發(fā)展。請(qǐng)注意，以上列舉的廠家并非全部，且光伏行業(yè)在不斷發(fā)展變化，新的廠家和新的技術(shù)不斷涌現(xiàn)，建議關(guān)注行業(yè)新聞和動(dòng)態(tài)以獲取最新信息。
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