光伏材料解析

　　工控摘要：光电是现在重点开发的新能源之一，光伏电池是整体太阳能发电系统的核心，它把光转换为电能，那么制造光伏电池的材料又是怎样的？
　　
　　光伏材料即太阳电池材料，指能将太阳能直接转换成电能的半导体材料，主要包括单晶硅、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能与火力发电的电力价格竞争，从而为大规模应用创造条件。
　　
　　各种材料的特性如下：
　　
　　单晶硅太阳能电池：其光电转换效率为15%左右，zui高的达到24%，是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率zui高的，但制作成本很大，以致于还不能被广泛使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此坚固耐用，使用寿命一般可达15年，zui高可达25年。
　　
　　多晶硅太阳能电池：其制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少，其光电转换效率约12%左右。但它比单晶硅太阳能电池要便宜一些，材料制造简便，节约电耗，总的生产成本较低，因此得到大量发展。此外，多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。
　　
　　非晶硅太阳能电池：此为1976年出现的新型薄膜式太阳电池，它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法*不同，工艺过程大大简化，硅材料消耗很少，电耗更低，它的主要优点是在弱光条件下也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低，目前*水准为10%左右，且不够稳定，随着时间的延长，其转换效率衰减。
　　
　　多元化合物太阳电池：多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多，大多数尚未工业化生产，主要有以下几种：硫化镉太阳能电池、砷化镓太阳能电池、铜铟硒太阳能电池[新型多元带隙梯度Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池]。
　　
　　Cu(In,Ga)Se2是一种性能优良太阳光吸收材料，具有梯度能带间隙(导带与价带之间的能级差)多元的半导体材料，可以扩大太阳能吸收光谱范围，进而提高光电转化效率。以它为基础可以设计出光电转换效率比硅薄膜太阳能电池明显提高的薄膜太阳能电池，可达到的光电转化率为18%，而且，此类薄膜太阳能电池到目前为止，未发现有光辐射引致性能衰退效应(SWE)，其光电转化效率比目前商用的薄膜太阳能电池板提高约50~75%，在薄膜太阳能电池中属于世界的zui高水准的光电转化效率。