太阳能发电

太 阳 能 电 池

太 阳 能 发 电 系 统 的 基 本 组 成 单 位 是 由 太 阳 能 电 池 组 成 的 发 电 组 件 。

太 阳 能 电 池 通 过 某 些 特 殊 材 料 如  硅  或 硒 中 的 光 电 现 象 把 光 能 转 化 为 电 流 。 当 太 阳 光 线 射 到 太 阳 能 电 池 上 的 时 候 ， 电 子 被 " 刺 激 " 而 成 为 " 自 由 电 子 " ， 并 在 外 部 电 路 中 流 动 从 而 形 成 电 流 。

上 图 ： 动 画 显 示 太 阳 能 电 池 的 工 作 原 理

市 场 有 售 的 太 阳 能 电 池 通 常 分 两 类 ： 晶 态 硅 电 池 和 薄 膜 电 池 。 晶 态 硅 电 池 还 可 以 进 一 步 分 为 单 晶 硅 电 池 和 多 晶 硅 电 池 。 薄 膜 电 池 包 括 非 晶 矽 电 池 丶 铜 铟 镓 二 硒 太 阳 能 电 池 (CIS) 和 镉 碲 薄 膜 太 阳 能 电 池 (CdTe) 。 下 图 显 示 的 是 商 用 太 阳 能 电 池 的 分 类 。 　

太 阳 能 电 池 的 性 能 可 以 由 " 能 量 转 换 效 率 " 来 表 达 ， 即 是 太 阳 光 能 转 化 为 电 能 的 转 化 效 率 。 早 期 的 硅 电 池 只 有 大 概 百 分 之 几 的 转 化 效 率 。 而 目 前 市 场 上 的 太 阳 能 电 池 转 化 效 率 可 以 接 近 20 ％ （ 一 些 特 殊 的 设 计 可 以 超 过 20 ％ ） ， 而 一 些 特 别 制 造 的 电 池 和 试 验 性 的 电 池 可 以 超 过 30 ％ 。 （ 必 须 指 出 ， 发 电 组 件 的 转 换 效 率 通 常 低 于 其 组 成 单 位 发 电 电 池 的 转 换 效 率 ； 而 整 个 发 电 装 置 的 转 换 效 率 又 低 于 其 组 成 发 电 组 件 的 转 换 效 率 ， 意 即 电 池 效 率 > 组 件 效 率 > 系 统 效 率 。 ）

单 晶 硅 电 池 
单 晶 硅 电 池 是 由 硅 晶 体 切 割 出 来 的 薄 片 （ 圆 晶 ） 所 造 出 来 的 。 硅 晶 体 的 制 造 过 程 ， 是 把 预 定 生 长 方 向 的 晶 核 浸 入 熔 化 了 的 矽 当 中 ， 然 后 把 形 成 的 晶 体 非 常 缓 慢 地 提 取 出 来 。 圆 晶 透 过 渗 入 杂 质 而 形 成 p 型 区 及 n 型 区 。 之 后 ， 安 装 上 电 气 接 线 后 ， 便 制 成 单 晶 硅 电 池 。 单 晶 硅 电 池 的 效 率 通 常 在 15 ％ 到 20 ％ 之 间 。 　 　

多 晶 硅 电 池 
多 晶 硅 电 池 是 由 硅 铸 锭 切 割 出 来 的 薄 片 （ 圆 晶 ） 所 造 出 来 的 。 圆 晶 在 渗 入 杂 质 和 安 装 电 气 接 线 之 后 ， 便 制 成 多 晶 硅 电 池 。 由 于 硅 铸 锭 在 铸 成 时 ， 会 多 方 向 形 成 晶 体 ， 因 此 多 晶 硅 电 池 的 表 面 看 起 来 像 碎 玻 璃 一 样 。 多 晶 硅 电 池 的 效 率 在 13 ％ 到 19 ％ 之 间 。

非 晶 硅 电 池 
非 晶 硅 电 池 是 通 过 在 硬 性 基 质 或 者 是 可 屈 曲 基 质 表 面 （ 一 般 是 不 锈 钢 薄 片 ） 上 施 加 一 层 硅 薄 膜 所 造 成 的 。 在 渗 入 杂 质 和 安 装 电 气 接 线 之 后 ， 便 制 成 非 晶 硅 电 池 。 与 晶 态 硅 电 池 相 比 ， 非 晶 硅 电 池 的 优 点 是 制 作 成 本 较 低 ， 并 且 可 以 应 用 在 可 屈 曲 的 或 者 质 轻 的 物 体 表 面 。 不 过 ， 这 类 电 池 的 缺 点 是 转 换 效 率 较 低 以 及 光 致 退 化 等 。 非 晶 硅 电 池 组 件 的 转 换 效 率 通 常 在 6% 到 9% 之 间 。

铜 铟 镓 二 硒 太 阳 能 电 池 (CIS 电 池 )
CIS 电 池 的 主 体 半 导 体 材 料 是 由 硒 化 铟 铜 与 镓 或 者 硫 所 合 成 。 这 类 电 池 没 有 光 致 退 化 的 问 题 ， 但 是 在 湿 热 的 环 境 中 其 稳 定 性 会 有 问 题 。 这 类 电 池 做 成 的 组 件 的 转 换 效 率 在 薄 膜 电 池 技 术 中 是 最 高 的 ， 通 常 在 10 % 到 17% 之 间 。

镉 碲 薄 膜 太 阳 能 电 池 (CdTe 电 池 )
CdTe cells 电 池 的 主 体 半 导 体 材 料 是 碲 化 镉 。 碲 化 镉 作 为 p 型 吸 收 层 ， 覆 盖 在 n 型 硫 化 镉 层 上 。 这 类 电 池 做 成 的 组 件 的 转 换 效 率 在 9% 到 14% 之 间 。