薄膜太阳能电池

当今市场上高达 85% 的太阳能电池是晶体太阳能组件。然而，专家们确信，用于生产太阳能电池的薄膜技术被证明效率更高，因此是已知晶体模块中最有前途的。

薄膜技术的主要优势是成本低，这也是它有机会在未来几年成为领导者的原因。新基地的模块使太阳能电池板在字面意义上具有灵活性。它们轻巧灵活，可以让您将此类电池放置在几乎任何表面上，包括衣服表面。

薄膜太阳能电池

柔性太阳能电池以聚合物薄膜、非晶硅、铝、碲化镉和其他半导体为基础，已用于生产手机、笔记本电脑、平板电脑、摄像机和其他小工具的便携式充电器，其形式为小型可折叠太阳能电池。但是如果需要更大的功率，那么模块的面积就得更大。

薄膜太阳能电池的第一个样品是在基板上沉积非晶硅制成的，效率只有 4% 到 5%，使用寿命也不长。相同技术的下一步是将效率提高到 8% 并延长使用寿命，使其可与之前的晶体相媲美。最后，第三代薄膜组件的效率已经达到了12%，这已经是一个巨大的进步和竞争力。

柔性太阳能组件

这里使用的硒化铟铜和碲化镉使制造效率高达 10% 的柔性太阳能电池和便携式充电器成为可能，考虑到物理学家正在为每增加一个百分比的效率而奋斗，这已经是一项重大成就。现在让我们仔细看看薄膜电池是如何制作的。

至于碲化镉，早在 70 年代就开始将其作为吸光材料进行研究，当时有必要找到在太空中使用的最佳选择。时至今日，碲化镉仍然是最有希望用于太阳能电池的材料。然而，镉的毒性问题仍悬而未决一段时间。

研究结果表明，危害很小，释放到大气中的镉水平并不危险。效率为 11%，而每瓦价格比硅类似物低三分之一。

现为硒化铜铟。今天大量的铟被用于制造平板显示器，因此铟仍然被具有相同特性的镓所取代太阳能……在此基础上的薄膜电池实现了20%的效率。

聚合物太阳能电池板

最近开始开发聚合物面板。在这里，有机半导体用作吸光材料：碳富勒烯、聚亚苯基、铜酞菁等。太阳能电池的厚度为100纳米，但效率仅为5%至6%。但与此同时，生产成本非常低，薄膜价格实惠、重量轻且完全环保。出于这个原因，树脂面板在环境友好性和机械灵活性很重要的地方很受欢迎。

薄膜太阳能电池

所以今天制造的薄膜太阳能电池的效率：

薄膜电池有哪些特点？首先，值得注意的是，即使在漫射光下，模块的高性能也值得注意，与晶体类似物相比，一年内可多提供 15% 的功率。其次是制造成本优势。在高功率系统中，从 10 kW 开始，薄膜模块显示出更高的效率，尽管需要的面积是原来的 2.5 倍。

因此，我们可以说出薄膜模块获得合理优势的条件。在多云天气的地区，薄膜电池将高效工作（漫射光）。对于气候炎热的地区，薄膜的效率更高（它们在高温和低温下的效果一样好）。可以用作装饰性设计解决方案来完成建筑物的外墙。透明度高达 20% 是可能的，这再次对设计师有利。

圆柱体薄膜电池

同时，在 2008 年，美国公司 Solyndra 提议将薄膜电池放置在圆柱体上，在圆柱体上放置一层光电池到玻璃管，玻璃管放置在另一个装有电触点的管内。使用的材料有铜、硒、镓、铟。

圆柱形设计可吸收更多光线，每米两块面板可容纳一组 40 个圆柱体。这里的亮点是白色屋顶涂层有助于这种解决方案的高效率，因为反射光线也起作用，增加了 20% 的能量。此外，圆柱形组件甚至可以抵抗阵风高达 55 m / s 的强风。

今天制造的大多数太阳能电池仅包含一个 pn 结，能量低于带隙的光子根本不参与发电。然后科学家们想出了一种方法来克服这个限制，开发了多层结构的级联元件，其中每一层都有自己的带宽，也就是说，每一层都有一个单独的 pn 结，具有单独的吸收能量值光子。

上层由基于氢化非晶硅的合金形成，第二层是添加了锗 (10-15%) 的类似合金，第三层是添加了 40% 至 50% 的锗。因此，每个连续层的间隙都比前一层的间隙窄，上层未吸收的光子被薄膜的下层吸收。

在这种方法中，与传统的晶体硅电池相比，产生能量的成本减半。结果，三遍薄膜实现了 31% 的效率，五遍薄膜有望达到 43%。

最近，莫斯科国立大学的专家开发了基于应用于有机材料柔性基板的聚合物的卷式太阳能电池。效率只有 4%，但这种电池甚至可以在 + 80°C 下工作 10,000 小时。这些研究尚未完成。

瑞士科学家在聚合物基础上实现了 20.4% 的效率，并使用铟、铜、硒和镓作为半导体。今天，这是聚合物薄膜上元素的记录。

在日本，他们在类似（铟、硒、铜）溅射沉积半导体中实现了 19.7% 的效率。在日本，他们开始生产太阳能织物，布太阳能电池板是使用附着在织物上的直径约 1.2 毫米的圆柱形元件开发的。 2015年初，他们计划在此基础上开始生产服装和遮阳伞。

很明显，薄膜太阳能电池板最终将在不久的将来普及到大众手中。为了降低成本，世界各地正在进行如此多的研究并不是没有道理的。