砷化镓化合物電池的轉換效率可達28%。GaAs化合物材料具有較高的吸收效率,抗輻照能力強,對熱不敏感,適合於製造高效單結電池。GaAs材料價格不菲,限製了GaAs電池的普及。
銅銦硒薄膜電池適合光電轉換,不存在光效衰退問題,轉換效率和多晶矽一樣。該電池具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優點,將成為發展太陽能電池的重要方向。唯一問題是材料來源,銦和硒都是稀有元素,發展必然受到限製。
( 3 )聚合物電極型太陽能電池——可卷曲的電池。
以有機聚合物代替無機材料,是太陽能電池的研究方向。有機材料柔性好,製作容易,材料來源廣泛,成本低,從而對大規模利用太陽能、提供廉價電能具有重要意義。以有機材料製造太陽能電池的研究剛剛開始,不論是使用壽命還是電池效率,都不能和無機材料,特別是矽電池相比。能否發展成為具有實用意義的產品,有待於進一步探索。
(4)納米晶體太陽能電池 納米TiO2晶體化學能太陽能電池是新近開發的,優點在於廉價的成本、簡單的工藝和穩定的性能。其光電效率穩定在10%以上,製作成本僅為矽太陽電池的1/10~1/5,壽命達到20年以上。此類電池的研究和開發剛剛起步,不久的將來一定會走上市場。
七、功能強大的光伏發電設備
1.太陽能光伏發電係統的組成
光伏發電是根據光生伏特效應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。不論是獨立使用還是並網發電,太陽能光伏發電係統主要由太陽能光伏電池組、光伏係統電池控製器、蓄電池和交直流逆變器四大部分組成。它們主要由電子元器件構成,不涉及機械部件,所以,光伏發電設備極為精煉,可靠、穩定、壽命長、安裝維護簡便。理論上講,光伏發電技術可以用於任何需要電源的場合,上至航天器,下至家用電源,大到兆瓦級電站,小到玩具,光伏電源無處不在。
太陽能光伏發電係統的核心元件是光伏電池組和控製器。各部件在係統中的作用如下。
光伏電池,提供光電轉換之需。
控製、作用於整個係統的過程控製。光伏發電係統中使用的控製器類型很多,如兩點式控製器、多路順序控製器、智能控製器、大功率跟蹤充電控製器等,我國目前使用的大都是簡單設計的控製器,智能型控製器僅用於通信係統和較大型的光伏電站。
蓄電池是光伏發電係統中的關鍵部件,用於存儲從光伏電池轉換來的電力。目前我國還沒有用於光伏係統的專用蓄電池,而是使用常規的鉛酸蓄電池。
交直流逆變器的功能是交直流轉換,因此這個部件最重要的指標是可靠性和轉換效率。並網逆變器采用最大功率跟蹤技術,最大限度地把光伏電池轉換的電能送入電網。
光伏發電的優點有以下幾個。
①不受地理位置限製,無須消耗燃料,無機械轉動部件,建設周期短,規模大小隨意。
②安全、可靠,無汙染,無噪聲,環保美觀,故障率低,壽命長。
③拆裝簡易、移動方便、工程安裝成本低,可以方便地與建築物相結合,無須預埋、架高輸電線路,可免去遠距離鋪設電纜時對植被和環境的破壞和工程費用。
④廣泛應用於各種照明電器上,非常適用於鄉村、山頭、海島、高速公路等偏僻地方的電子電氣設備和照明上。
2.太陽能光伏電池板
太陽能光伏發電的最基本元件是太陽能電池,有單晶矽、多晶矽、非晶矽和薄膜電池等。目前,單晶矽和多晶矽電池用量最大,非晶矽電池用於一些小係統和計算器輔助電源等。
1839年,法國物理學家A.E. Becquerel在實驗室中發現液體的光生伏特效應。由單晶矽做成的P-N結光伏電池是光電轉換效率很高的一種材料。用單晶矽做成類似二極管中的P-N結工作原理和二極管類似,隻不過在二極管中,推動P-N結空穴和電子運動的是外部電場,而在太陽能電池中推動和影響P-N結空穴和電子運動的是太陽光子和光輻射熱,也就是通常所說的光生伏特效應原理。目前光電轉換的效率,也就是光伏電池效率大約是單晶矽13%~15%,多晶矽11%~13%。目前最新的技術還包括光伏薄膜電池。