單晶硅太陽(yáng)能電池 又名：?jiǎn)尉Ч桦姵?

       單晶硅太陽(yáng)能電池，是以高純的單晶硅棒為原料的太陽(yáng)能電池，是當(dāng)前開(kāi)發(fā)得最快的一種太陽(yáng)能電池。它的構(gòu)造和生產(chǎn)工藝已定型，產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面。

       太陽(yáng)能電池主要包括晶體硅電池和薄膜電池兩種，它們各自的特點(diǎn)決定了它們?cè)诓煌瑧?yīng)用中擁有不可替代的地位。

概述

       單晶硅是指硅材料整體結(jié)晶為單晶形式，是目前普遍使用的光伏發(fā)電材料，單晶硅太陽(yáng)電池是硅基太陽(yáng)電池中技術(shù)最成熟的，相對(duì)多晶硅和非晶硅太陽(yáng)電池，其光電轉(zhuǎn)化效率最高。高效單晶硅電池的生產(chǎn)建立在高質(zhì)量單晶硅材料和成熟的加工工藝基礎(chǔ)上。 

       單晶硅太陽(yáng)電池以純度高達(dá)99.999%的單晶硅棒為原料，也增高了成本，難以大規(guī)模使用。為了節(jié)省成本，目前應(yīng)用的單晶硅太陽(yáng)電池對(duì)材料要求有所放寬，部分采用了半導(dǎo)體器件加工的頭尾料以及廢次單晶硅材料，或者經(jīng)過(guò)復(fù)拉制成太陽(yáng)電池專用的單晶硅棒。單晶硅片制絨技術(shù)更是減少光損失，提高電池效率的有效手段。

       為了降低生產(chǎn)成本，地面應(yīng)用的太陽(yáng)能電池等采用太陽(yáng)能級(jí)的單晶硅棒，材料性能指標(biāo)有所放寬。有的也可使用半導(dǎo)體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材料，經(jīng)過(guò)復(fù)拉制成太陽(yáng)能電池專用的單晶硅棒。將單晶硅棒切成片，一般片厚約0.3毫米。硅片經(jīng)過(guò)拋磨、清洗等工序，制成待加工的原料硅片。

       加工太陽(yáng)能電池片，首先要在硅片上摻雜和擴(kuò)散，一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。擴(kuò)散是在石英管制成的高溫?cái)U(kuò)散爐中進(jìn)行。這樣就硅片上形成P＞N結(jié)。然后采用絲網(wǎng)印刷法，精配好的銀漿印在硅片上做成柵線，經(jīng)過(guò)燒結(jié)，同時(shí)制成背電極，并在有柵線的面涂覆減反射源，以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。

       因此，單晶硅太陽(yáng)能電池的單體片就制成了。單體片經(jīng)過(guò)抽查檢驗(yàn)，即可按所需要的規(guī)格組裝成太陽(yáng)能電池組件（太陽(yáng)能電池板），用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電流。最后用框架和材料進(jìn)行封裝。用戶根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可將太陽(yáng)能電池組件組成各種大小不同的太陽(yáng)能電池方陣，亦稱太陽(yáng)能電池陣列。單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率為15%左右，實(shí)驗(yàn)室成果也有20%以上的。

構(gòu)成作用

       1. 鋼化玻璃

       其作用為保護(hù)發(fā)電主體（如電池片），透光其選用是有要求的，第一，透光率必須高（一般91%以上）；第二，超白鋼化處理。

       2. EVA

       用來(lái)粘結(jié)固定鋼化玻璃和發(fā)電主體（如電池片），透明EVA材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命，暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃，從而影響組件的透光率，從而影響組件的發(fā)電質(zhì)量除了EVA本身的質(zhì)量外，組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的，如EVA膠連度不達(dá)標(biāo)，EVA與鋼化玻璃、背板粘接強(qiáng)度不夠，都會(huì)引起EVA提早老化，影響組件壽命。

       3. 電池片

       主要作用就是發(fā)電，發(fā)電主體市場(chǎng)上主流的是晶體硅太陽(yáng)電池片、薄膜太陽(yáng)能電池片，兩者各有優(yōu)劣。晶體硅太陽(yáng)能電池片，設(shè)備成本相對(duì)較低，消耗及電池片成本很高，光電轉(zhuǎn)化效率也高；在室外陽(yáng)光下發(fā)電薄膜太陽(yáng)能電池比較適宜，設(shè)備成本相對(duì)較高，消耗和電池成本很低，光電轉(zhuǎn)化效率為晶體硅電池片一半多點(diǎn)，但弱光效應(yīng)非常好，在普通燈光下也能發(fā)電，如計(jì)算器上的太陽(yáng)能電池。

       4. EVA

       作用如上，主要粘結(jié)封裝發(fā)電主體和背板。

       5. 背板

       作用是密封、絕緣、防水（一般都用TPT、TPE等材質(zhì)必須耐老化，組件廠家都質(zhì)保25年，鋼化玻璃，鋁合金一般都沒(méi)問(wèn)題，關(guān)鍵就在與背板和硅膠是否能達(dá)到要求。）

       附：發(fā)電主體（晶體硅電池片）

       我們知道，單片電池片的發(fā)電效率是非常低的，如一片156電池片的功率只有3W多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我們的需求，所以我們就多多片電池片串聯(lián)起來(lái)，已達(dá)到我們所要求的功率，電流、電壓，而被串聯(lián)起來(lái)的電池片我們稱之為電池串。

       6. 鋁合金

       保護(hù)層壓件，起一定的密封、支撐作用。

       7. 接線盒

       保護(hù)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，起到電流中轉(zhuǎn)站的作用，如果組件短路接線盒自動(dòng)斷開(kāi)短路電池串，防止燒壞整個(gè)系統(tǒng)接線盒中最關(guān)鍵的是二極管的選用，根據(jù)組件內(nèi)電池片的類型不同，對(duì)應(yīng)的二極管也不相同。

       8. 硅膠

       密封作用，用來(lái)密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處有些公司使用雙面膠條、泡棉來(lái)替代硅膠，國(guó)內(nèi)普遍使用硅膠，工藝簡(jiǎn)單，方便，易操作，而且成本很低。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展

       中國(guó)光伏電池產(chǎn)量年增長(zhǎng)速度為1-3倍，光伏電池產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的比例也由2002年1.07%增長(zhǎng)到2008年的近15%。商業(yè)化晶體硅太陽(yáng)能電池的效率13%-14%提高到16%-17%?？傮w來(lái)看，中國(guó)太陽(yáng)能電池的國(guó)際市場(chǎng)份額和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力大幅提高。在產(chǎn)業(yè)布局上，中國(guó)太陽(yáng)能電也由池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了一定的集聚態(tài)勢(shì)。在長(zhǎng)三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū)，已經(jīng)形成了各具特色的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)集群。

       太陽(yáng)能光伏發(fā)電在不遠(yuǎn)的將來(lái)會(huì)占據(jù)世界能源消費(fèi)的重要席位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應(yīng)的主體。預(yù)計(jì)到2030年，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中將占到30%以上，而太陽(yáng)能光伏發(fā)電在世界總電力供應(yīng)中的占比也將達(dá)到10%以上；到2040年，可再生能源將占總能耗的50%以上，太陽(yáng)能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到21世紀(jì)末，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中將占到80%以上，太陽(yáng)能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出，太陽(yáng)能電池市場(chǎng)前景廣闊。

       太陽(yáng)能電池主要包括晶體硅電池和薄膜電池兩種，它們各自的特點(diǎn)決定了它們?cè)诓煌瑧?yīng)用中擁有不可替代的地位。但是，未來(lái)10年晶體硅太陽(yáng)能電池所占份額盡管會(huì)因薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展等原因而下降，但其主導(dǎo)地位仍不會(huì)根本改變；而薄膜電池如果能夠解決轉(zhuǎn)換效率不高、制備薄膜電池所用設(shè)備價(jià)格昂貴等問(wèn)題，會(huì)有巨大的發(fā)展空間。

應(yīng)用領(lǐng)域

1、用戶太陽(yáng)能電源：

       （1）小型電源10-100W不等，用于邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電，如照明、電視、收錄機(jī)等；

       （2）3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；

       （3）光伏水泵：解決無(wú)電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。

 2、交通領(lǐng)域：

       如航標(biāo)燈、交通/鐵路信號(hào)燈、交通警示/標(biāo)志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無(wú)線電話亭、無(wú)人值守道班供電等。

3、通訊/通信領(lǐng)域：

       太陽(yáng)能無(wú)人值守微波中繼站、光纜維護(hù)站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng)；農(nóng)村載波電話光伏系統(tǒng)、小型 通信 機(jī)、士兵GPS供電等。

4、石油、海洋、氣象領(lǐng)域：

       石油管道和水庫(kù)閘門陰極保護(hù)太陽(yáng)能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺(tái)生活及應(yīng)急電源、海洋檢測(cè)設(shè)備、氣象/水文觀測(cè)設(shè)備等。

5、家庭燈具電源：

       如庭院燈、路燈、手提燈、野營(yíng)燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。

6、光伏電站：

       10KW-50MW獨(dú)立光伏電站、風(fēng)光（柴）互補(bǔ)電站、各種大型停車廠充電站等。

7、太陽(yáng)能建筑：

       將太陽(yáng)能發(fā)電與建筑材料相結(jié)合，使得未來(lái)的大型建筑實(shí)現(xiàn)電力自給，是未來(lái)一大發(fā)展方向。

8、其他領(lǐng)域包括：

       （1）與汽車配套：太陽(yáng)能汽車/電動(dòng)車、電池充電設(shè)備、汽車空調(diào)、換氣扇、冷飲箱等；

       （2）太陽(yáng)能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng)；

       （3）海水淡化設(shè)備供電；

       （4）衛(wèi)星、航天器、空間太陽(yáng)能電站等。