太陽能電池板是持續獲得太陽能的工具。我們常常可以看到屋頂上矩形的太陽能板,田野和草原上呈隊列排列的太陽能板。但是我們原本熟知的那種太陽能電池板(長1.7米,寬0.8米,高5厘米)可能要成為歷史了。因為一種新的技術已經可以很好地替代傳統的硅太陽能板,能夠高效、廉價地將太陽能轉變為電能。這項新技術就是薄膜光電轉換電池,到2010年,它們在全球產生的電能已經達到3700兆瓦。
2010年之后,薄膜太陽能電池廣泛進入商業大樓和家居房屋中,產電量得到進一步提高,從加州到肯尼亞再到中國,都是如此。除了靈活性之外,下文將繼續討論薄膜太陽能電池與傳統太陽能電池相比的優缺點,它們更加高效的原因,以及薄膜太陽能電池是否能夠成為煤和核能的替代品等問題。
什么是薄膜太陽能電池
如果你使用過太陽能計算器,你就知道太陽能電池是基于薄膜技術的。顯然,計算器中的太陽能電池不大也不笨重,大多數只有2.5厘米長,0.6厘米寬,厚度很薄。薄膜太陽能電池這個名字就是根據其厚度特征定義出來的。硅晶太陽能電池有350微米左右厚的吸光層,但是薄膜太陽能電池的吸光層只有1微米厚。1微米也就是1米的百萬分之一。
薄膜太陽能電池的生產者們開始減少吸光材料的層數,比如基體上的半導體、涂層玻璃等。用作半導體的材料不需要很厚,因為它們吸收太陽能非常高效。所以,薄膜太陽能電池輕質、耐用、簡單。根據所用半導體的類型,薄膜太陽能電池主要有以下三類:非晶硅、碲化鎘和銅銦鎵硒。非晶硅是傳統硅晶太陽能電池的改進版,那么非晶硅的概念就很好理解了,它們被廣泛應用于太陽能電子器件中,但是非晶硅也存在著一些缺點和不足。
非晶硅太陽能電池最大的問題之一就是其半導體所用的材料,硅在市場上并不容易找到,往往是供小于求;而非晶硅的效率又不夠高。因此,這種電池正經歷著顯著的沒落。更薄的非晶硅電池克服了這一缺點,但是厚度減小后的電池吸收光能的效率更低了。綜上所述,硅的特性使得非晶硅電池適用于小尺寸器件,比如說計算器,但不適用于大尺寸器件,比如靠太陽能供電的建筑物。
基于玻璃的銅銦鎵硒太陽能電池
基于箔條的銅銦鎵硒太陽能電池