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光伏材料【solar cell materials】又称太阳能电池材料,是指能将太阳能直接转换成电能的材料。光伏材料能产生电流是因为光生伏特效应,即如果光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被吸收,具有足够能量的光子能够在P型硅和N型硅中将电子从共价键中激发,以致产生电子-空穴对。
光伏材料中可做太阳电池材料的材料有单晶硅、多晶硅、非晶硅、GaAs、GaAlAs、InP、CdS、CdTe等。用于空间的有单晶硅、GaAs、InP。用于地面已批量生产的有单晶硅、多晶硅、非晶硅。其他尚处于开发阶段。目前致力于降低材料成本和提高转换效率,使太阳电池的电力价格与火力发电的电力价格竞争,从而为更广泛更大规模应用创造条件。
光伏组件的材料有哪些?
虽然光伏发电系统的组成材料各异,但所有的组件都包括若干层从向光面到背光面的材料。太阳光首先穿过保护层(通常为玻璃),然后通过透明接触层进入到电池内部。
在组件的中心是吸附材料,这一层材料吸收光子,进而完成“光生电流”。而其中的半导体材料取决于具体的光伏系统需求,光伏组件主要由八大材料组成。
1.铝合金边框
一是保护玻璃边缘;二是铝合金结合硅胶打边加强了组件的密封性能;三是大大提高了组件整体的机械强度;四是便于组件的安装,运输;四是承载组件与支架的链接载体,通过固定能达到最佳的抗载能力,从单位固定到集成,提升电站系统机械能力。
2.硅胶
用于粘接、密封层压好的玻璃光伏组件,粘接接线盒和背板,并增强光伏组件耐紫外线的作用。
3.钢化玻璃
低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃), 在太阳电池光谱响应的波长范围内(320-1100nm)透光率达93%以上,对于大于1200 nm的红外光有较高的反射率。此玻璃同时能耐太阳紫外光线的辐射,透光率不下降。
玻璃要清洁无水汽、不得裸手接触玻璃两表面,一般用于支撑光伏组件结构,增强光伏组件的承重和载荷,具有透光、减反射透光、阻水、阻气和防腐蚀的作用。
4.EVA封装胶膜
乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物,是一种热熔胶粘剂。用来封装电池片,防止外界环境对电池片的电性能造成影响,增强光伏组件的透光性,将电池片、钢化玻璃、背板粘接在一起,具有一定粘接强度,同时对电池光伏组件的电性能输出有增益作用。
5.光伏焊带
又叫涂锡铜带,主要分为互联条和汇流带。互连条主要应用于光伏组件电池片之间的连接,起到导电和收集电池片电流的作用;汇流带主要应用于组件的电池组串之间的连接,将太阳能电池片产生的电流汇集到接线盒内。
6.电池片
太阳能电池是把光能直接转换成电能的一种器件。它是用半导体材料制成的。通过太阳光的照射,激发电子—空穴对,利用P—N结势垒区的静电场实现分离电子—空穴对,被分离的电子和空穴,经由电极收集输出到电池体外,形成电流。
7.背板
用作背面保护封装材料,最常见的有TPX、KPX和PET类等,用来增强光伏组件的耐老化、耐腐蚀性能,延长了光伏组件的使用寿命;白色的背板对入射到光伏组件内部的光进行散射,提高了光伏组件的吸光效率,同时因其具有较高的红外发射率,还可降低光伏组件的工作温度;同时提高了光伏组件的绝缘性能。
8.接线盒
安装在光伏组件上起传输电流作用,具有良好的电学性能的同时,接线盒的设计与尺寸必须满足使用环境要求,包括:电气、机械、耐热、耐腐蚀和耐候等。同时不能对用户和环境带来危害。