多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料,多半是含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅材料和冶金级硅材料熔化浇铸而成,然后注入石墨铸模中,待慢慢凝固冷却后,即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体,以便切片加工成方形太阳电池片,可提高材料的利用率,组装较为方便。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,多晶硅太阳电池片的光电转换效率可达13%~16%,多晶硅太阳组件的转换效率一般在11%~15%,稍低于单晶硅太阳电池,但其材料制造简便,电耗低,总的生产成本较低,组件价格略低于单晶硅太阳电池组件,因此得到广泛应用,尤其适合土地资源丰富地区的工程大面积应用。
图5-3 多晶硅太阳电池
1.2薄膜太阳电池
薄膜太阳电池包括硅薄膜太阳电池(非晶硅、微晶硅、纳米晶硅等)、多元化合物薄膜太阳电池(硫化镉、硒铟铜、碲化镉、砷化镓、磷化铟、铜铟镓硒等)、染料敏化薄膜太阳电池、有机薄膜太阳电池等。
非晶硅薄膜太阳电池与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同,硅材料消耗很少,生产电耗更低,规模生产前景很好。非晶硅太阳电池很薄,可以制成叠层式,或采用集成电路的方法制造,在一个平面上,用适当的掩模工艺,一次制作多个串联电池,以获得较高的电压。目前非晶硅太阳电池光电转换效率一般能达到10%~12%,电池组件的系统效率一般为6%~8%。
图1-3 非晶硅薄膜太阳电池
有机太阳电池以其材料来源广泛,制作成本低廉,耗能少,可弯曲,易于大规模生产等突出优势显示了其巨大开发潜力,但目前的光电转换效率较低,未形成产业化。
染料敏化纳米薄膜太阳电池的性能主要是由纳米多孔TiO2薄膜、染料光敏化剂、电解质、反电极(光阴极)等几个主要部分决定的。通过优化电池各项关键技术和材料的性能,并通过小面积的系列实验和优化组合实验来检测各项参数对电池性能的影响,光电转换效率最高可达9%,未形成产业化。
非晶薄膜太阳电池除了薄膜厚度非常薄、只需少量的原料等因素而使得电池组件的价格较晶体硅太阳电池便宜外,其弱光发电性能和功率温度系数较晶体硅太阳电池好,相比同等条件下晶体硅电池可多发电。根据目前世界各国薄膜太阳电池的应用情况来看,薄膜太阳电池为主流产品尤其在土地资源丰富地区的工程上得到了广泛应用。