从太阳能公交亭说起 浅析各类光伏电池
杜邦太阳能有限公司凭借其薄膜光伏技术,为深圳打造首座非晶硅薄膜太阳能发电的公交候车亭,日前已于光明新区正式投入使用。其实,拥有太阳能公交候车亭的中国城市不止深圳一个,2010年辽宁锦州街头就已亮相太阳能公交候车亭,其与深圳的太阳能公交候车亭最显著区别就在于所使用的是单晶硅太阳能电池,那么非晶硅薄膜电池和单晶硅电池,两者有何区别?选用它们出于怎样的考虑呢?
众所周知,光伏发电的原理来自于半导体的光电效应。而制作太阳能电池的材料要满足以下要求:半导体材料的禁带不能太宽;要有较高的光电转换效率;材料本身对环境不造成污染;材料性能稳定便于工业化生产。基于上述考虑,硅是最理想的太阳能电池材料,这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。
硅系列太阳能电池中,单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的,在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响,致使单晶硅成本价格居高不下,且大幅度降低成本非常困难。为此人们不断寻找其替代产品。
多元化合物薄膜太阳能电池主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。尽管以它们制成的太阳能电池转换效率很高,但从材料来源看,这类太阳能电池将来不可能占据主导地位。聚合物多层修饰电极型太阳能电池和纳米晶化学太阳能电池还处于探索阶段,技术不是很成熟,转换效率还比较低。相比之下,同为硅系材料的多晶硅电池和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本,将最终取代单晶硅电池,成为市场的主导产品。
多晶硅太阳能电池的制作工艺与单晶硅太阳电池相近,其转换效率一般为12%左右,稍低于单晶硅太阳电池,没有明显效率衰退问题。多晶硅太阳能电池兼具单晶硅电池的高转换效率和长寿命以及非晶硅薄膜电池的材料制备工艺相对简化的优点,其成本远低于单晶硅电池,而效率高于非晶硅薄膜电池。但多晶硅太阳能电池的生产需要消耗大量的高纯硅材料,制造这些材料工艺复杂,而且生产过程中耗电量大的缺点也为人诟病。
薄膜电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池,其用硅量极少,更容易降低成本,同时它既是一种高效能源产品,又是一种新型建筑材料,更容易与建筑完美结合。与多晶硅相比,非晶硅薄膜电池最致命的弱点就在于转换率太低,仅为5%-9%,而且衰减很快。随着技术的进步,其使用寿命从有限的2-3年,已经延长至10年以上。
那么杜邦公司在为公交亭太阳能电板选择材料时又是出于怎样的考虑呢?据杜邦太阳能业务总监卓建宏介绍:“非晶硅薄膜电池组件在耐热及弱光效应方面均表现出色,在高温、反射或散射光线条件下相比传统晶体硅电池板有更高的年发电量,有助提高性价比。”因此选择为深圳市光明新区的公交候车亭提供非晶硅薄膜电池组件和独立型系统设计,促成这项低碳交通设施。
这项太阳能公交候车亭所采用的独立型光伏发电系统装机容量为 1.7千瓦,年发电量 1,992度,可满足运作候车亭附设的 LED广告灯箱与站牌显示器所需的电量,每年可减少碳排放达 1.99吨之多。我们也希望随着技术普及,能够在更多的城市看到这种环保绿色又节能的新型候车亭。