薄膜太阳能电池

产品介绍

薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨,金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,因此在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量(厚度可低于硅晶圆太阳能电池90%以上),目前转换效率最高以可达13%,薄膜电池太阳电池除了平面之外,也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大,可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份,在薄膜太阳电池制造上,则可使用各式各样的沈积(deposition)技术,一层又一层地把p-型或n-型材料长上去,常见的薄膜太阳电池有非晶硅、CuInSe2 (CIS)、CuInGaSe2

非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)、微晶硅(Nanocrystalline Silicon,nc-Si,Microcrystalline Silicon,mc-Si)、化合物半导体II-IV 族[CdS、CdTe(碲化镉)、CuInSe2]、色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell)、有机导电高分子(Organic/polymer solar cells) 、CIGS (铜铟硒化物)..等。

薄膜太阳能模块结构图

薄膜太阳能模块是由玻璃基板、金属层、透明导电层、电器功能盒、胶合材料、半导体层..等所构成的。

薄膜太阳电池产品应用

半透明式的太阳能电池模块:建筑整合式太阳能应用(BIPV) 薄膜太阳能之应用:随身折迭式充电电源、军事、旅行

薄膜太阳能模块之应用:屋顶、建筑整合式、远程电力供应、国防 太阳能电池厚度比较

晶硅(200~350μm)、非晶性薄膜(0.5μm)

薄膜太阳能电池的特色

1.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳)

2.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少

3.有较佳的功率温度系数

4.较佳的光传输

5.较高的累积发电量

6.只需少量的硅原料

7.没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建)

8.厚度较晶圆太阳能电池薄

9.材料供应无虑

10.可与建材整合性运用(BIPV)

薄膜太阳能电池的种类 非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)、微晶硅(Nanocrystalline Silicon,nc-Si,Microcrystalline Silicon,mc-Si)、化合物半导体II-IV 族[CdS、CdTe(碲化镉)、CuInSe2]、色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell)、有机导电高分子(Organic/polymer solar cells) 、CIGS (铜铟硒化物)..等

发展趋势 近年来,业界对以薄膜取代硅晶制造太阳能电池在技术上已有足够的把握。日本产业技术综合研究所于去年2月已经研制出目前世界上太阳能转换率最高的有机薄膜太阳能电池,其转换率已达到现有有机薄膜太阳能电池的4倍。此前的有机薄膜太阳能电池是把两层有机半导体的薄膜接合在一起,其太阳能到电能的转换率约为1%。新型有机薄膜太阳能电池在原有的两层构造中间加入一种混合薄膜,变成三层构造,这样就增加了产生电能的分子之间的接触面积,从而大大提高了太阳能转换率。

可折叠薄膜的太阳能电池是一种利用非晶硅结合PIN光电二极管技术加工而成的薄膜太阳能电池。此系列产品具有柔软便携、耐用、光电转换效率高等特点;可广泛应用于电子消费品、远程监控/通讯、军事、野外/室内供电等领域。

有机薄膜太阳能电池使用塑料等质轻柔软的材料为基板,因此人们对它的实用化期待很高。研究人员表示,通过进一步研究,有望开发出转换率达20%、可投入实际使用的有机薄膜太阳能电池。专家认为,未来5年内薄膜太阳能电池将大幅降低成本,届时这种薄膜太阳能电池将广泛用于手表、计算器、窗帘甚至服装上。

早在10年前,科学家就发明了一种比头发还要细的太阳能电池,由于其所使用的半导体原料远较一般太阳能电池为少,因此可解决太阳能电池价格高昂的问题。后来,研究人员使用称为CIS的复合半导体的技术,将2~3微米厚的CIS放在玻璃等物料上,制成薄膜太阳能电池。它比传统以矽制成的太阳能电池薄100倍,实际上比头发还要薄,它亦较轻和使用较少半导体物料,售价因此较便宜并可大量生产。

传统的矽电池需大量半导体物料,价格昂贵,因此无法普及,而且由于较笨重,其应用范围受限制。薄膜电池却只需要将廉价物料放在诸如塑胶等有弹性的表面上便可,价钱便宜而且轻便。

有机薄膜太阳能电池使用塑料等质轻柔软的材料为基板,因此人们对它的实用化期待很高。研究人员表示,通过进一步研究,有望开发出转换率达20%、可投入实际使用的有机薄膜太阳能电池。专家相信,不久的将来,薄膜材料的太阳能电池将出现在人们的日常生活中。

目前,世界上至少有40个国家正在开展对下一代低成本、高效率的薄膜太阳能电池实用化的研究开发。

IBM公司2009年公布的“IBM未来五年的五项创新”(IBM Next Five in Five),列出了在未来5年有望改变人们工作、生活和娱乐方式的创新,其中即包括了薄膜太阳能电池的普及应用。

硅晶原料价格居高不下,为避免过度依赖硅晶材料产生的风险,薄膜太阳能使用的材料五花八门,也因此发展出与硅晶太阳能截然不同的多面向,大致上可分为硅薄膜(a-Si/mc-Si)、化合物半导体薄膜(CdTe/CIS/CIGS)和其它等3大类,其中的硅薄膜由于材料取得容易,且相对环保安全,为目前薄膜太阳能的主流,据了解,硅薄膜太阳能电池最早商业化,又分为非晶硅和微晶硅,由于采玻璃基板,没有硅晶缺料问题,同时兼具模块成本和耗能都较低的优点,加上大尺寸的应用以及高透光性,能直接应用在建筑物上;缺点则是效率低。相较硅晶太阳能电池平均 15%的量产转换效率,非晶硅薄膜电池目前只有6%,转换效率只有硅晶太阳能电池一半左右。

因为转换效率问题的考虑,化合物半导体型的碲化镉(CdTe)和铜铟硒(CIS/CIGS)成为太阳能业者着墨的材料族群,转换效率约在10-18%之间,接近硅晶太阳能电池的转换效率水平,同时完全替代硅材料,成本相对较低。美国第一太阳能 (FSLR-US)是最为人熟知的碲化镉薄膜太阳能电池厂商,目前转换效率约 9-10%,最高可达16%,成本约每瓦1.1美元,由于最早实现量产和低成本,股价上也相对其

他太阳能厂拥有较高的评价,以26日周五收盘价207.1美元,就比硅晶太阳能电池厂如SunPower(SPWR-US)83.16美元高出近1.5倍。不过,碲化镉薄膜电池如果快速规模发展,同样会面临材料短缺的疑虑,毕竟碲元素相当贫乏;此外,这种电池大量使用剧毒元素镉,也会成为未来发展的限制因素,据了解,尽管碲化镉化学性质相对稳定,若遭受剧烈撞击、焚烧、雷击等特殊情况,仍有安全疑虑。

更高转换效率的铜铟硒化物(CIS/CIGS),吸光范围广,且稳定性高,转换效率若利用聚光装置的辅助,实验室可达30%,标准环境测试下也可达到19.5%,媲美单晶太阳能电池,采软性塑料基板的大面积制程,最佳转换效率也能达到14%以上,不过,产品良率较低,使得成本相较其它薄膜电池高,所以发展较慢。已知投入大厂如德国Wurth Solar、美国NanoSolar、日本Honda等。

产品介绍

薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨,金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,因此在同一受光面积之下可较硅晶圆太阳能电池大幅减少原料的用量(厚度可低于硅晶圆太阳能电池90%以上),目前转换效率最高以可达13%,薄膜电池太阳电池除了平面之外,也因为具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大,可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份,在薄膜太阳电池制造上,则可使用各式各样的沈积(deposition)技术,一层又一层地把p-型或n-型材料长上去,常见的薄膜太阳电池有非晶硅、CuInSe2 (CIS)、CuInGaSe2

非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)、微晶硅(Nanocrystalline Silicon,nc-Si,Microcrystalline Silicon,mc-Si)、化合物半导体II-IV 族[CdS、CdTe(碲化镉)、CuInSe2]、色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell)、有机导电高分子(Organic/polymer solar cells) 、CIGS (铜铟硒化物)..等。

薄膜太阳能模块结构图

薄膜太阳能模块是由玻璃基板、金属层、透明导电层、电器功能盒、胶合材料、半导体层..等所构成的。

薄膜太阳电池产品应用

半透明式的太阳能电池模块:建筑整合式太阳能应用(BIPV) 薄膜太阳能之应用:随身折迭式充电电源、军事、旅行

薄膜太阳能模块之应用:屋顶、建筑整合式、远程电力供应、国防 太阳能电池厚度比较

晶硅(200~350μm)、非晶性薄膜(0.5μm)

薄膜太阳能电池的特色

1.相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳)

2.照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少

3.有较佳的功率温度系数

4.较佳的光传输

5.较高的累积发电量

6.只需少量的硅原料

7.没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建)

8.厚度较晶圆太阳能电池薄

9.材料供应无虑

10.可与建材整合性运用(BIPV)

薄膜太阳能电池的种类 非晶硅(Amorphus Silicon, a-Si)、微晶硅(Nanocrystalline Silicon,nc-Si,Microcrystalline Silicon,mc-Si)、化合物半导体II-IV 族[CdS、CdTe(碲化镉)、CuInSe2]、色素敏化染料(Dye-Sensitized Solar Cell)、有机导电高分子(Organic/polymer solar cells) 、CIGS (铜铟硒化物)..等

发展趋势 近年来,业界对以薄膜取代硅晶制造太阳能电池在技术上已有足够的把握。日本产业技术综合研究所于去年2月已经研制出目前世界上太阳能转换率最高的有机薄膜太阳能电池,其转换率已达到现有有机薄膜太阳能电池的4倍。此前的有机薄膜太阳能电池是把两层有机半导体的薄膜接合在一起,其太阳能到电能的转换率约为1%。新型有机薄膜太阳能电池在原有的两层构造中间加入一种混合薄膜,变成三层构造,这样就增加了产生电能的分子之间的接触面积,从而大大提高了太阳能转换率。

可折叠薄膜的太阳能电池是一种利用非晶硅结合PIN光电二极管技术加工而成的薄膜太阳能电池。此系列产品具有柔软便携、耐用、光电转换效率高等特点;可广泛应用于电子消费品、远程监控/通讯、军事、野外/室内供电等领域。

有机薄膜太阳能电池使用塑料等质轻柔软的材料为基板,因此人们对它的实用化期待很高。研究人员表示,通过进一步研究,有望开发出转换率达20%、可投入实际使用的有机薄膜太阳能电池。专家认为,未来5年内薄膜太阳能电池将大幅降低成本,届时这种薄膜太阳能电池将广泛用于手表、计算器、窗帘甚至服装上。

早在10年前,科学家就发明了一种比头发还要细的太阳能电池,由于其所使用的半导体原料远较一般太阳能电池为少,因此可解决太阳能电池价格高昂的问题。后来,研究人员使用称为CIS的复合半导体的技术,将2~3微米厚的CIS放在玻璃等物料上,制成薄膜太阳能电池。它比传统以矽制成的太阳能电池薄100倍,实际上比头发还要薄,它亦较轻和使用较少半导体物料,售价因此较便宜并可大量生产。

传统的矽电池需大量半导体物料,价格昂贵,因此无法普及,而且由于较笨重,其应用范围受限制。薄膜电池却只需要将廉价物料放在诸如塑胶等有弹性的表面上便可,价钱便宜而且轻便。

有机薄膜太阳能电池使用塑料等质轻柔软的材料为基板,因此人们对它的实用化期待很高。研究人员表示,通过进一步研究,有望开发出转换率达20%、可投入实际使用的有机薄膜太阳能电池。专家相信,不久的将来,薄膜材料的太阳能电池将出现在人们的日常生活中。

目前,世界上至少有40个国家正在开展对下一代低成本、高效率的薄膜太阳能电池实用化的研究开发。

IBM公司2009年公布的“IBM未来五年的五项创新”(IBM Next Five in Five),列出了在未来5年有望改变人们工作、生活和娱乐方式的创新,其中即包括了薄膜太阳能电池的普及应用。

硅晶原料价格居高不下,为避免过度依赖硅晶材料产生的风险,薄膜太阳能使用的材料五花八门,也因此发展出与硅晶太阳能截然不同的多面向,大致上可分为硅薄膜(a-Si/mc-Si)、化合物半导体薄膜(CdTe/CIS/CIGS)和其它等3大类,其中的硅薄膜由于材料取得容易,且相对环保安全,为目前薄膜太阳能的主流,据了解,硅薄膜太阳能电池最早商业化,又分为非晶硅和微晶硅,由于采玻璃基板,没有硅晶缺料问题,同时兼具模块成本和耗能都较低的优点,加上大尺寸的应用以及高透光性,能直接应用在建筑物上;缺点则是效率低。相较硅晶太阳能电池平均 15%的量产转换效率,非晶硅薄膜电池目前只有6%,转换效率只有硅晶太阳能电池一半左右。

因为转换效率问题的考虑,化合物半导体型的碲化镉(CdTe)和铜铟硒(CIS/CIGS)成为太阳能业者着墨的材料族群,转换效率约在10-18%之间,接近硅晶太阳能电池的转换效率水平,同时完全替代硅材料,成本相对较低。美国第一太阳能 (FSLR-US)是最为人熟知的碲化镉薄膜太阳能电池厂商,目前转换效率约 9-10%,最高可达16%,成本约每瓦1.1美元,由于最早实现量产和低成本,股价上也相对其

他太阳能厂拥有较高的评价,以26日周五收盘价207.1美元,就比硅晶太阳能电池厂如SunPower(SPWR-US)83.16美元高出近1.5倍。不过,碲化镉薄膜电池如果快速规模发展,同样会面临材料短缺的疑虑,毕竟碲元素相当贫乏;此外,这种电池大量使用剧毒元素镉,也会成为未来发展的限制因素,据了解,尽管碲化镉化学性质相对稳定,若遭受剧烈撞击、焚烧、雷击等特殊情况,仍有安全疑虑。

更高转换效率的铜铟硒化物(CIS/CIGS),吸光范围广,且稳定性高,转换效率若利用聚光装置的辅助,实验室可达30%,标准环境测试下也可达到19.5%,媲美单晶太阳能电池,采软性塑料基板的大面积制程,最佳转换效率也能达到14%以上,不过,产品良率较低,使得成本相较其它薄膜电池高,所以发展较慢。已知投入大厂如德国Wurth Solar、美国NanoSolar、日本Honda等。


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