태양전지는 광전 효과나 광화학 효과를 통해 빛 에너지를 전기로 직접 변환하는 부품이다.
[이 단락 편집] 태양 전지의 원리
햇빛이 반도체 pn 매듭에 비춰져 새로운 공혈-전자쌍을 형성한다. Pn 접합 전기장의 작용으로 공혈은 N 구역에서 P 구역으로, 전자는 P 구역에서 N 구역으로 흐른다. 회로가 연결되면 전류가 형성된다. 이것이 광전 효과 태양 전지의 작동 원리입니다.
첫째, 태양열 발전 모드 태양열 발전에는 두 가지 방법이 있다. 하나는 빛-열-전기 변환 모드이고, 다른 하나는 빛-전기 직접 변환 모드이다.
(1) 빛-열-전기 변환 모드는 태양 복사에 의해 생성된 열을 이용하여 발전한다. 일반적으로 태양열 집열기를 통해 흡수된 열을 공질 증기로 전환한 다음 증기 터빈을 구동하여 전기를 생산한다. 이전 과정은 광열 변환 과정입니다. 후자의 과정은 일반 화력발전처럼 열전 변환 과정이다. 태양열 발전의 단점은 효율이 낮고 비용이 높다는 것이다. 그 투자는 보통 화력 발전소보다 5 ~ 10 배 이상 비싼 것으로 추산된다. 1000MW 태양열 발전소는 20 ~ 250 억 달러, 1kW 평균 2000 ~ 25000 달러를 투자해야 합니다. 이에 따라 현재는 특수상황에만 소규모로 사용할 수 있고, 대규모 이용은 경제적으로 비경제적이어서 일반 화력 발전소나 원자력 발전소와 경쟁할 수 없다.
(2) 광전 직접 변환 모드이 모드는 광전 효과를 이용하여 태양 복사 에너지를 전기로 직접 변환하는 것이고, 광전 변환의 기본 부품은 태양전지이다. 태양전지는 광전지 효과로 태양열을 전기로 직접 변환하는 장치이며 반도체 광전다이오드이다. 태양광이 광전다이오드에 비치면 광전다이오드는 태양열을 전기로 변환하여 전류를 생성합니다. 여러 개의 배터리를 직렬로 연결하거나 병렬로 연결하면 출력 전력이 비교적 큰 태양전지 어레이가 될 수 있다. 태양전지는 영구성, 청결, 유연성이라는 세 가지 장점이 있는 유망한 신형 전원 공급 장치이다. 태양전지는 수명이 길어서 태양이 존재하는 한 한 한 한 번의 투입으로 오래 쓸 수 있다. 화력 발전 및 원자력 발전에 비해 태양 전지는 환경 오염을 일으키지 않습니다. 태양 전지는 백만 킬로와트의 중형 발전소에서 한 가구만 사용할 수 있는 태양 전지에 이르기까지 다른 전원 공급 장치와 비교할 수 없는 큰, 중간, 작은 점을 가지고 있다.
[이 단락 편집] 태양 전지 산업 현황
현재 광전 효과로 일하고 있는 박막 태양전지는 주류이며 광화학 효과로 작동하는 습형 태양전지는 아직 배아 단계에 있다.
세계 태양 전지 산업 현황
Dataquest 통계에 따르면 현재 전 세계 136 개국이 태양전지를 보급하는 열풍을 벌이고 있으며, 그중 95 개국이 태양전지를 대대적으로 개발하고 있으며 각종 관련 에너지 절약 신제품을 적극 생산하고 있다. 1998 년 전 세계에서 생산된 태양전지 총 발전량은 1000 MW, 1999 년 2850 MW 에 달했다. 2000 년 전 세계 약 4600 개 제조업체가 광전지와 광전지로 공급되는 제품을 시장에 공급하고 있습니다.
현재 많은 국가들이 중장기 태양열 발전 계획을 세우고 있으며, 2 1 세기에 태양 에너지를 대규모로 개발할 준비를 하고 있다. 미국 에너지부는 국가 광전지 계획을 시작했고 일본은 햇빛 계획을 시작했다. NREL 광전지 계획은 미국 국가 광전지 계획의 중요한 구성 요소이다. 이 프로그램은 단결정 실리콘과 선진 부품, 박막 광전지 기술, PVMaT, 광전지 부품, 시스템 성능 및 엔지니어링, 광전지 애플리케이션 및 시장 개발 5 개 분야에서 연구를 진행할 계획입니다.
미국도 미국의 일부 도시의 가로등을 태양열 전력으로 바꾸기 위해' 태양열 가로등 프로그램' 을 내놓았다. 계획에 따르면, 각 가로등은 매년 800 도를 절약할 수 있다. 일본도' 7 만 세트 태양열 공사' 를 실시하고 있다. 일본이 보급해야 할 태양열 주택 발전 시스템은 주로 집 지붕에 설치된 태양전지 발전 설비로, 가정에서 사용하는 여분의 전력도 전력회사에 팔 수 있다. 표준 가정은 3000 와트를 생산하는 시스템을 설치할 수 있다. 유럽에서는 태양전지 연구개발이 유명한 유레카 하이테크 프로그램에 포함돼' 65438+ 만 세트 공사 계획' 을 시작했다. 광전지 보급 응용을 주요 내용으로 하는 이러한' 태양에너지 공사' 는 현재 태양광전지 산업의 대발전을 추진하는 중요한 동력 중 하나이다.
일본, 한국, 유럽 8 개국이 최근 아시아 내륙과 아프리카 사막 지역에 세계 최대 태양광발전소를 건설하기로 합의했다. 이들의 목표는 전 세계 육지 면적 1/4 를 차지하는 사막 지역의 장기 일조 자원을 효과적으로 활용해 30 만 사용자에게 1 킬로와트의 전기를 공급하는 것이다. 이 계획은 200 1 부터 4 년 동안 완성될 예정이다.
현재 세계 광전지 시장 점유율이 가장 큰 것은 미국과 일본이다. 미국은 세계 최대의 광전지 발전소, 전력 7MW, 일본도 광전지 발전소, 전력 1mw 를 구축했다. 전 세계적으로 23 만 대의 광전지 설비가 있으며, 이스라엘, 호주, 뉴질랜드가 선두를 달리고 있다.
1990 년대 이후 전 세계 태양전지 산업은 연간 성장률 15% 로 지속적으로 발전해 왔습니다. Dataquest 가 발표한 최신 통계 및 예측 보고서에 따르면 65438 년부터 0998 년까지 미국, 일본, 서유럽 선진국은 태양열 개발에 총 570 억 달러를 투자했습니다. 1999 년 65438+646 억 달러; 2000 년에는 700 억 달러였습니다. 200 1 년 820 억 달러 달성; 2002 년에는 6543 조 8000 억 달러를 넘을 것으로 예상된다.
중국 태양 전지 산업 현황
중국은 태양 전지의 연구 개발을 매우 중시한다. 일찍이 75 년 동안 비결정질 실리콘 반도체의 연구가 국가 중대 과제에 포함되었다. 8 번째 5 개년 계획과 9 번째 5 년 계획 기간 동안 중국의 연구와 발전은 대면적 태양전지에 중점을 두었다. 2003 년 6 월 5438+ 10 월, 국가발전개혁위원회와 과학기술부는 향후 5 년간 태양에너지 발전 계획을 세웠다. 국가발전개혁위의' 광명공사' 는 100 억원을 모금하여 태양열 발전 기술의 응용을 촉진할 예정이며, 2005 년까지 중국 태양열 발전 시스템의 총 설치 용량은 300 MW 에 이를 예정이다.
2002 년 국가 관련 부처는' 서부 무전촌 전기 프로그램' 을 가동해 태양열과 소형 풍력발전을 통해 서부 7 성 무전마을의 전력 문제를 해결했다. 이 프로젝트의 시작은 태양열 발전 산업을 크게 자극했고, 국내에는 여러 개의 태양전지 포장선이 건설되어 태양전지 연간 생산량이 급속히 증가하였다. 현재 중국에는 10 개의 태양전지 생산 라인이 있으며, 연간 생산량은 약 4.5MW 이며, 이 중 8 개는 해외에서 수입된다. 이 8 개 생산 라인 중 단결정 실리콘 태양전지 생산 라인 6 개, 비결정질 실리콘 태양전지 생산 라인 2 개. 현재 중국의 광전지 시장 수요는 연간 5 MW 로 200 1 부터 20 10 까지 연간 수요가 100 MW 에 이를 것으로 전문가들은 전망했다. 20 1 1 부터 중국 광전지 시장의 연간 수요는 20MW 보다 클 것이다.
현재 국내 태양열 단결정 실리콘 생산업체는 주로 낙양 단결정 실리콘 공장, 허베이 닝진 단결정 실리콘 기지, 쓰촨 아미반도체 재료 공장으로, 허베이 닝진 단결정 실리콘 기지는 세계 최대 태양열 단결정 실리콘 생산기지로 세계 태양열 단결정 실리콘 시장 점유율의 약 25% 를 차지하고 있다.
태양전지 재료 하류 시장에서 현재 국내 태양전지 생산업체는 주로 무석상덕, 남경중전, 보정영리, 허베이 김고, 제니신 에너지, 쑤저우 아테스, 상주천합, 윈난천달광전지 기술, 닝보 태양에너지, 경자 (천진) 태양에너지 등 회사로 연간 생산량이 800MW 를 넘을 수 있다.
태양 전지 및 태양 광 발전 전망 분석
현재, 태양 전지의 응용은 군사, 우주 분야에서 산업, 상업, 농업, 통신, 가전제품, 공공시설 등 분야, 특히 외진 지역, 산간, 사막, 섬, 농촌에 진입하여 값비싼 송전선로를 절약하고 있다. 그러나 이 단계에서 비용은 여전히 비싸고 1kW 의 전기를 생산하기 위해 수만 달러를 투자해야 하기 때문에 대규모 사용은 여전히 경제적으로 제한되어 있다.
그러나 장기적으로 태양전지 제조 기술의 향상과 신형 광전 변환 장치의 발명, 환경 보호, 재생 청정 에너지에 대한 각국의 엄청난 수요에 따라 태양전지는 여전히 태양복사 에너지를 이용할 수 있는 실행 가능한 방법이 될 것이며, 이는 인류의 미래에 태양에너지를 대규모로 활용할 수 있는 넓은 전망을 열어 줄 것이다. (윌리엄 셰익스피어, 태양에너지, 태양에너지, 태양에너지, 태양에너지, 태양에너지, 태양에너지, 태양에너지)
[이 단락 편집] 태양 전지 분류
결정화 상태에 따라 태양전지는 결정박막형과 비정질 박막형 (이하 a-) 의 두 가지 범주로 나눌 수 있으며, 전자는 단결정형과 다정형으로 나뉜다.
소재별로 실리콘 박막, 화합물 반도체 박막, 유기 박막으로 나눌 수 있고 화합물 반도체 박막은 비결정질 (a-Si:H, a-Si:H:F, a-SixGel-x:H 등) 으로 나눌 수 있다. ), III V 패밀리 (GaAs, InP 등. ), II VI 계열 (Cds 계열) 및 인화아연 (Zn 3 p 2) 입니다.
사용 된 재료에 따라 태양 전지는 실리콘 태양 전지, 다 변수 화합물 박막 태양 전지, 고분자 다층 수정 전극 태양 전지, 나노 결정 태양 전지, 유기 태양 전지로 나눌 수 있습니다. 이 중 실리콘 태양 전지는 응용 분야에서 가장 성숙하고 우세합니다.
(1) 실리콘 태양전지
실리콘 태양전지는 단결정 실리콘 태양전지, 폴리실리콘 박막 태양전지와 비정질 실리콘 박막 태양전지로 나뉜다.
단결정 실리콘 태양전지는 변환 효율이 가장 높고 기술이 가장 성숙합니다. 실험실 최고 변환 효율은 24.7%, 양산은 최고 15% 였다. 대규모 응용 및 산업 생산에서 여전히 주도적인 위치를 차지하고 있지만 단결정 실리콘은 비용이 많이 들기 때문에 비용을 대폭 절감하기 어렵다. 실리콘 재료를 절약하기 위해 폴리실리콘 박막과 비결정질 실리콘 박막이 단결정 실리콘 태양전지의 대안으로 개발되었다.
폴리실리콘 박막 태양전지는 단결정 실리콘보다 비결정질 실리콘 박막 태양전지보다 비용이 낮고 효율이 높다. 실험실 최대 전환 효율은 18%, 산업 규모 생산 전환 효율은 10% 입니다. 따라서 폴리실리콘 박막 배터리는 곧 태양열 발전 시장에서 주도적 지위를 차지할 것이다.
비결정질 실리콘 박막 태양전지는 비용이 낮고, 무게가 가벼우며, 변환 효율이 뛰어나 대규모 생산을 용이하게 하며, 잠재력이 크다. 그러나 그 재료로 인한 광전효율의 퇴화 효과로 안정성이 높지 않아 실제 응용에 직접적인 영향을 미쳤다. 안정성 문제를 더 해결하고 전환율을 높일 수 있다면 비정질 실리콘 태양전지는 의심할 여지 없이 태양전지의 주요 발전 제품 중 하나이다.
(2) 다 변수 화합물 박막 태양 전지
다원화합물 박막 태양전지 재료는 무기염으로, 주로 비소화 III-V 족 화합물, 황화카드뮴, 황화카드뮴, 구리 플루토늄 박막 배터리를 포함한다.
황화 카드뮴과 브롬화 다결정 박막 배터리는 비결정질 실리콘 박막 태양 전지보다 효율이 높고 단결정 실리콘 배터리보다 비용이 저렴하여 대규모 생산이 용이합니다. 하지만 독성이 강한 카드뮴은 환경에 심각한 오염을 일으킬 수 있기 때문에 결정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 이상적인 대안은 아니다.
비소화 갈륨 (GaAs)ⅲ-ⅴ 족 화합물 배터리의 변환 효율은 28% 에 이른다. GaAs 화합물 소재는 매우 이상적인 광학 밴드 틈으로 흡수효율이 높고 방사선 내성이 강하며 열에 민감하지 않아 고효율 단일 접합 배터리를 만드는 데 적합합니다. 하지만 GaAs 재료의 가격이 높아 GaAs 배터리의 보급을 크게 제한했다.
구리 플루토늄 박막 배터리 (CIS) 는 광전 변환에 적합하며, 빛의 퇴화 문제는 없고, 변환 효율은 폴리실리콘과 같다. 저렴한 가격, 우수한 성능, 간단한 공예 등의 장점을 갖추고 있어 향후 태양전지 발전의 중요한 방향이 될 것이다. 유일한 문제는 재료의 원천입니다. 인듐과 셀레늄은 비교적 희귀한 원소이기 때문에, 이런 배터리의 발전은 필연적으로 제한을 받을 것이다.
(3) 고분자 다층 수정 전극 태양 전지
무기질 재료 대신 유기중합체를 사용하는 것은 태양전지 제조의 새로운 연구 방향이다. 유기농 재료는 유연성이 좋고 제조가 쉽고, 재료 공급원이 넓고, 비용이 저렴하다는 장점이 있어 태양에너지의 대규모 이용과 값싼 전력 공급에 큰 의미가 있다. 유기 물질에 의한 태양 전지의 제조에 관한 연구는 이제 막 시작되었습니다. 수명이 나 배터리 효율은 무기 재료, 특히 실리콘 배터리와 비교할 수 없습니다. 실용적인 제품으로 개발할 수 있을지는 더 많은 연구와 탐구가 필요하다.
(4) 나노 결정 태양 전지
나노 이산화 티타늄 결정체 화학에너지 태양전지는 최근 개발된 것으로, 원가가 낮고, 공예가 간단하며, 성능이 안정적이라는 장점이 있다. 광전효율은 10% 이상 안정적이며 제조 비용은 실리콘 태양전지의1/5 ~1/110 에 불과하며 서비스 수명은 20 년 이상입니다
하지만 이 배터리의 연구개발이 막 시작되었기 때문에 가까운 장래에 점차 시장에 진출할 것으로 예상된다.
(5)? 유기 태양전지
유기태양전지는 이름에서 알 수 있듯이 유기재료를 핵심으로 하는 태양전지다. 모두가 유기 태양전지에 익숙하지 않은 것은 일리가 있다. 오늘날 양산 태양전지의 95% 이상은 실리콘 기반, 나머지 5% 미만의 태양전지는 다른 무기재료로 만들어졌다.
[이 단락 편집] 태양 전지 (구성 요소) 생산 공정
조립 라인은 패키지 라인이라고도 하며, 패키지는 태양 전지 생산의 핵심 단계입니다. 좋은 패키징 공예가 없으면 아무리 좋은 배터리라도 좋은 조립판을 생산할 수 없다. 배터리 포장은 배터리의 수명을 보장하고 배터리의 저항력을 향상시킵니다. 제품의 높은 품질과 긴 수명은 고객 만족을 얻는 열쇠입니다. 따라서 부품 보드의 패키지 품질은 매우 중요합니다.
프로세스:
1, 배터리 검사 -2, 전면 용접-검사 -3, 후면 연결-검사 -4, 배치 (유리 청소, 절단, 유리 전처리, 배치) -5, 적층 -6,;
구성 요소의 효율성과 수명을 보장하는 방법
1, 높은 변환 효율, 고품질 배터리;
2. 높은 가교 EVA, 높은 접착 강도의 포장제 (중성 실리콘 접착제), 높은 투과율, 고강도 강화 유리 등과 같은 양질의 원료.
3. 합리적인 포장 공정
직원의 엄격한 업무 스타일;
태양전지는 하이테크 제품에 속하기 때문에 생산 과정의 일부 세부 사항, 장갑을 끼지 않고, 시약 바르지 않고, 낙서 등 보잘것없는 문제들이 제품의 품질에 영향을 미치는 적이다. 따라서 합리적인 생산 공정을 제정하는 것 외에 직원들이 진지하고 엄밀한 것이 중요하다.
태양 전지 조립 공정 소개:
기술 소개: 여기에 기술의 역할을 간단히 소개하고 감성적인 인식을 줄 뿐이다.
1. 배터리 테스트: 배터리 칩 제조 조건의 무작위성으로 인해 생산된 배터리는 성능이 다르므로 성능이 같거나 비슷한 배터리를 효과적으로 결합하려면 성능 매개 변수에 따라 분류해야 합니다. 배터리 테스트는 배터리의 출력 매개변수 (전류 및 전압) 를 테스트하여 배터리를 분류합니다. 배터리의 활용도를 높이기 위해 자격을 갖춘 배터리 부품을 만들다.
2. 전면 용접: 유역 막대는 배터리 전면 (음극) 의 주 그리드 선에 용접됩니다. 합류 스트립은 주석 도금 구리 벨트로, 우리가 사용하는 용접기는 용접 벨트를 다점 형태로 주 그리드 선에 스폿 용접할 수 있습니다. 용접의 열원은 적외등이다. 용접 벨트 길이는 배터리 측면 길이의 약 두 배입니다. 추가 용접 벨트는 후면 용접시 후면 배터리 시트의 후면 전극에 연결됩니다.
3. 뒷면 연결: 뒷면 용접은 36 개의 배터리를 하나의 조립 문자열로 연결하는 것입니다. 현재 우리가 채택한 기술은 수동이다. 배터리의 위치는 주로 36 개의 홈이 있는 막판에 의존하여 배터리를 배치합니다. 그루브 크기는 배터리 크기에 해당합니다. 그루브의 위치가 이미 설계되었다. 서로 다른 템플릿은 서로 다른 사양의 구성 요소에 사용됩니다. 작업자는 전기 인두철과 용접 주석 실크로' 전면 배터리' 의 전면 전극 (음극) 을 용접한다.
4. 적층: 뒷면을 연결하고 합격을 점검한 후 구성 요소 끈, 유리, 절단된 EVA, 유리 섬유, 백플레인을 일정한 수준으로 깔아 층층을 준비한다. 유리는 사전 프라이머를 발라 유리와 EVA 의 접착 강도를 높인다. 놓을 때, 배터리 끈과 유리와 같은 재료의 상대적 위치를 보장하고, 배터리 사이의 거리를 조정하고, 층층의 기초를 다진다. (바닥 수준: 상향식: 유리, EVA, 배터리, EVA, 유리 섬유, 백플레인).
5. 모듈 적층: 배치된 배터리를 라미네이터에 넣고 진공을 뽑아 모듈의 공기를 빼내고 EVA 를 가열하여 배터리, 유리 및 후면판을 함께 붙입니다. 마지막으로, 냉각 추출 성분. 적층 프로세스는 모듈 생산의 핵심 단계이며, 적층 온도와 시간은 EVA 의 특성에 따라 결정됩니다. 빠른 경화 EVA 를 사용할 때 적층 주기 시간은 약 25 분입니다. 경화 온도는 65438 050 ℃입니다.
6. 트리밍: 맞물릴 때 EVA 가 바깥쪽으로 뻗어 압력 응고에 의해 거스러져 버가 형성되며, 맞물린 후 잘라야 합니다.
7, 고정 프레임: 유리에 상자를 놓는 것과 비슷합니다. 유리 모듈에 알루미늄 상자를 설치하여 모듈 강도를 높이고 배터리 모듈을 더 밀봉하여 배터리 수명을 연장합니다. 프레임과 유리 부품 사이의 간격은 실리콘으로 채워져 있습니다. 프레임은 모서리 키로 연결됩니다.
8. 배선함 용접: 배터리를 다른 장치나 배터리에 쉽게 연결할 수 있도록 구성 요소 뒷면의 지시선에 상자를 용접합니다.
9. 고압 테스트: 고압 테스트는 모듈의 프레임과 전극 리드 사이에 일정한 전압을 가하여 모듈의 내압과 절연 강도를 테스트하여 혹독한 자연 조건 (번개 등) 에서 모듈이 손상되지 않도록 하는 것을 말합니다. ).
10. 구성 요소 테스트: 테스트의 목적은 배터리의 출력 전력을 보정하고, 출력 특성을 테스트하고, 구성 요소의 품질 수준을 결정하는 것입니다.
태양 전지 어레이 설계 단계 1. 부하에 대한 24 시간 소비 능력 p 를 계산합니다.
P=H/V
V- 부하의 정격 전원
2. 일일 일조 시간 T(H) 를 선택합니다.
태양 전지 어레이의 작동 전류를 계산하십시오.
Ip = p (1+q)/T.
Q-장마철 잉여 계수에 따르면 q = 0.2 1 ~ 1.00 입니다.
4. 배터리 플로트 전압 VF 를 결정합니다.
니켈 카드뮴 (GN) 과 납산 (CS) 배터리 단량체 플로트 전압은 각각 1.4 ~ 1.6V 와 2.2V 입니다.
태양 전지 온도 보상 전압.
VT=2. 1/430(T-25)VF
태양 전지 어레이의 작동 전압 VP 를 계산하십시오.
VP=VF+VD+VT
여기서 VD 는 0.5 ~ 0.7 입니다
대략 VF 와 같다
7. 태양전지 어레이의 출력 전력은 WP 가 얼마입니까? 평면 태양 전지판.
WP=IP×UP
8. 실리콘 배터리 보드의 VP 와 WP 의 조합 연결 테이블에 따라 표준 사양의 연결 블록 수와 병렬 그룹 수를 결정합니다.
태양전지 부품은 태양전지의 일부를 가리키는데, 이곳은 주로 전기를 생산하는 광복판을 가리킨다.