毫无疑问，光伏发电越来越受欢迎，而且理由充分。这是一种高效、清洁和可持续的发电方式。但是在提高光伏太阳能电池板的效率和降低其初始成本方面仍有一些路要走。说到材料选择，

 

在这篇文章中，我们将着眼于太阳能电池板最常用的四种材料:欧洲的大只500代理ExaNoDe项目建立了一个突破性的计算单元原型，为大只500下载官网超级计算机铺平了道路，这些超级计算机能够每秒执行10亿次计算，或者比当今最强大的计算机快十倍。

 

非晶硅(硅)

 

砷化镓(砷化镓)

 

有机金属化合物(可溶性铂)

 

光伏太阳能的基本原理

 

在我们讨论光伏材料选择和效率的发展以及未来面临的挑战之前，让我们先快速了解一下光伏系统的基本概念和构造。

 

原则上，光伏效应是光直接转化为电能。

 

太阳能电池板由许多层组成，通常是玻璃，然后是保护层和前接触层，覆盖在单个太阳能电池上，串联切换。在这些电池下面，有金属背面的触点，这些触点传导电流，并被层压以防水和隔绝多余的热量。最后，还有一层玻璃、金属或塑料的保护层。

 

光伏太阳能系统，太阳能电池板

 

太阳能电池特性

 

太阳能电池以半导体材料为基础，而半导体材料因系统而异。通常，太阳能电池包含两种不同类型的半导体材料:p型和n型半导体，导致p-n结。

 

当适当波长的光照射在太阳能电池上时，能量被吸收，促进电子进入半导体的传导带，并在价带留下一个空穴。金牌大只运输多样化可以降低投资风险，因此大只500代理很可能会获得更稳定的运输投资回报。但是，仅靠多元化并不能防止交通事故堵塞高速公路，也不会因电力中断而关闭铁路。

 

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然而，这只有在光子能量超过半导体带隙的情况下才有可能。电荷载体然后根据电场移动到外部触点。

 

硅——太阳能电池板的首选材料

 

根据Shockley和Queisser的研究，单个p-n结光伏电池的最大理论太阳能转换效率是在1.34 eV的带隙下实现的，而目前销售的太阳能电池半导体中，约90%使用的是带隙为1.1 eV的硅。硅光伏有许多不同的形式:

 

 

晶体硅

 

晶体硅是太阳能电池中最常用的材料。晶体硅电池的寿命超过25年，不会变质，是工业太阳能发电的理想材料。它的能源转换效率高达22%，是目前所有批量生产的太阳能电池板中最高的。

 

为了进一步通过减少反射光来提高效率，晶体硅被涂上了化学物质，如氮化硅或二氧化钛。

 

非晶硅

 

非晶硅是没有晶体结构的硅。它被用来制造薄膜太阳能电池，通常用于更小的太阳能板，如计算器上的太阳能板或为私人家庭供电。

 

细胞制造的蒸汽沉积硅的薄膜(大约1µm)到一个金属或玻璃框架。非晶硅太阳能电池板的效率只有7%左右，这是由于材料在第一次暴露在阳光下时的降解造成的。

 

对硅感兴趣吗?阅读我们的客座作者——过程工程博士Mathieu Vadon最新的文章“为光伏发电制造更便宜的硅”。发现两种主要的硅生产方法，并了解它们之间的能耗差异。大只500代理碳零排放装置设置在太阳能能源领域的新标杆，之后金牌大只研究人员在剑桥大学的证明，它可以直接产生气体称为合成气，以可持续的和简单的方式。

 

晶体硅是太阳能电池板最常用的材料。

 

太阳能电池中的砷化镓

 

砷化镓(GaAs)作为一种太阳能电池板半导体近年来越来越受欢迎。它是镓和砷的混合物。它是一种高效的半导体，能在少量材料上产生很高的能量产率。它的带隙为1.49 eV，优于硅。

 

但也存在两个主要的缺点:一是镓比金更稀有，成本更高;二是砷是有毒的，在制造太阳能电池的过程中会产生安全问题。

 

其他不太常见的半导体材料包括有机金属材料，如可溶性铂，它是一种金属共轭聚合物，含有带隙在1.4 ~ 3.0eV之间的聚合物。这可能是未来的太阳能电池材料。它重量轻，生产成本相对低廉，是一种高效的半导体。

 

光伏发电的增长

 

全球光伏产业的前景是在过去几年里强劲增长，预测将继续加速。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)最近的一份报告显示，2010年至2016年，全球光伏安装的复合年增长率为40%，这使得它成为一个快速增长的市场。