太陽能蓄電池生產(chǎn)廠家

光-電直接轉(zhuǎn)化是目前將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的**途徑,它是將太陽輻射的光能直接轉(zhuǎn)化為電能,實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的裝置稱為太陽能蓄電池。太陽能蓄電池具有清潔性和靈活性等優(yōu)點,它可大到百萬千瓦的中型電站,也可小到只供一家之需的電池組,這是其他電源很難做到的。本文舉例介紹兩類太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)及原理：無機硅太陽能電池和有機聚合物雙層異質(zhì)結(jié)太陽能電池。    
一、硅太陽能蓄電池    
硅太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)，它的核心結(jié)構(gòu)是n型硅/p型硅構(gòu)成的活性層。通過特殊工藝向硅晶體中摻入少量的三價硼(一般107個原子•cm-3～1019個原子•cm-3)**可以構(gòu)成p(positive)型硅。未摻雜的硅晶體中，每個硅原子通過共價鍵與周圍4個硅原子相連。摻入少量硼后，硼原子取代某些硅原子的位置，并且在這些硅原子的位置上也與周圍4個硅原子形成共價鍵。因為硼原子只有3個價電子，與周圍4個硅原子成鍵時缺少1個電子，它需要從硅晶體中獲取1個電子才能形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。結(jié)果，硼原子變成負(fù)離子，硅晶體中形成空穴(空穴帶一個單位的正電荷)。如果向硅晶體中摻入少量五價磷或者砷**構(gòu)成了n(negative)型硅，例如摻入磷(107個原子•cm-3～1019個原子•cm-3)。

太陽能膠體鉛酸蓄電池
太陽能膠體蓄電池?fù)饺氲牧自油瑯尤〈柙拥奈恢茫⑴c周圍的4個硅原子形成共價鍵。因為磷原子有5個價電子，成鍵后剩下1個價電子，這個電子受到的束縛力比共價鍵上的電子小得多，很容易脫離磷原子，成為自由電子，結(jié)果該磷原子成為正離子。需要說明的是，p型和n型硅都是電中性的。當(dāng)把p型硅與n型硅通過一定方式結(jié)合在一起時，發(fā)生如圖2所示的pn結(jié)形成過程。在n區(qū)(n型硅一側(cè))與p區(qū)(p型硅一側(cè))的交界面附近，n區(qū)的自由電子較多空穴較少，p區(qū)則是空穴較多自由電子較少，這樣在p區(qū)和n區(qū)之間出現(xiàn)空穴和自由電子的濃度差。濃度差導(dǎo)致空穴從p區(qū)向n區(qū)擴散，自由電子從n區(qū)向p區(qū)擴散，二者在界面附近復(fù)合。

p區(qū)界面附近帶正電荷的空穴離開后，留下帶負(fù)電荷的硼，因此形成1個負(fù)電荷區(qū)。同理，太陽能蓄電池在n區(qū)界面附近出現(xiàn)1個正電荷區(qū)。通常把交界面附近的這種正、負(fù)電荷區(qū)域叫做空間電荷區(qū)。空間電荷區(qū)中的正、負(fù)電荷產(chǎn)生1個由n區(qū)指向p區(qū)的內(nèi)建電場。在內(nèi)建電場的作用下，空穴和電子發(fā)生漂移，方向與它們各自的擴散方向相反，即電子從p區(qū)漂移到n區(qū)，空穴從n區(qū)漂移到p區(qū)。顯然，內(nèi)建電場同時又起著阻礙電子和空穴繼續(xù)擴散的作用。隨著擴散的進行，空間電荷逐漸增多，內(nèi)建電場逐漸增強，空穴和電子的漂移也逐漸增強，但空穴和電子的擴散卻逐漸變?nèi)酢o外界影響時，空穴和電子的擴散和漂移**終達到動態(tài)平衡。

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此時，空間電荷的數(shù)量一定，空間電荷區(qū)不再擴展，內(nèi)建電場的大小**確定下來。當(dāng)具有一定能量的光子入射到pn結(jié)表面時，光子在硅表面及體內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生大量的電子-空穴對。由于入射光的強度因材料的吸收而不斷衰減，因而沿著光照方向，材料內(nèi)部電子-空穴對的濃度逐漸降低，這導(dǎo)致電子空穴對向內(nèi)部擴散。當(dāng)電子-空穴對擴散到pn結(jié)邊界時，在內(nèi)建電場的作用下，空穴、電子被分別拉向p區(qū)和n區(qū)，電子-空穴對被分離。空穴在p區(qū)積累，電子在n區(qū)積累，結(jié)果產(chǎn)生一個與內(nèi)建電場方向相反的光生電場，在p區(qū)和n區(qū)之間形成與pn結(jié)電勢反向的光生電勢，這**是**的光生伏**應(yīng)。該效應(yīng)使pn結(jié)內(nèi)部形成自n區(qū)向p區(qū)的光生電流(如圖3所示)，當(dāng)pn結(jié)與外電路接通，只要光照不停止**會有電流源源不斷地通過電路。

二、有機聚合物雙層異質(zhì)結(jié)太陽能蓄電池
  

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有機聚合物太陽能蓄電池具有多種結(jié)構(gòu)類型,但都呈夾心式,基本結(jié)構(gòu)如圖4所示。電池的頂部一般為透明的玻璃基底,上面鍍有可透光的金屬薄層作為前電極,一般為銦錫氧化物(ito)。與前電極接觸的是有機半導(dǎo)體層,它連接一層不透明的金屬作為背電極。當(dāng)外部負(fù)載通過金屬導(dǎo)線與兩個電極相連時,**形成一個太陽能電池,它的光伏效應(yīng)區(qū)是有機半導(dǎo)體層。按照有機半導(dǎo)體層的結(jié)構(gòu),有機聚合物太陽能電池可以劃分為三大類,即單層結(jié)構(gòu)(單一有機或共軛聚合物材料)、雙層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)和體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)。太陽能蓄電池對于聚合物雙層異質(zhì)結(jié)太陽能電池,其有機半導(dǎo)體雙層由共軛聚合物(電子給體,類似于p型硅)和富勒烯或其衍生物(電子受體,類似于n型硅)構(gòu)成,厚度常為100～200nm。常見的電子給體有聚噻吩、聚對苯乙烯撐及其衍生物,其中p3ht(聚3-己基噻吩)在目前應(yīng)用**普遍。常見的電子受體是pcbm,它是c60的一種可溶性衍生物。這兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)示于。通常,ito電極和有機半導(dǎo)體層之間還夾一層透明導(dǎo)電聚合物修飾層,厚度為30～60nm,以提高電池的性能。當(dāng)光透過ito電極照射到有機半導(dǎo)體層上時,層中的電子給體p3ht吸收光子,發(fā)生如圖6所示的過程。在光子的激發(fā)下,p3ht**高占據(jù)軌道上的價電子躍遷到**低空軌道上,**高占據(jù)軌道留下空穴,形成電子空穴對。由于電子給體p3ht**低空軌道的能量比電子受體pcbm**低空軌道的能量高,所以躍遷電子從p3ht的**低空軌道轉(zhuǎn)移到pcbm的**低空軌道上,**終被金屬負(fù)極收集。同時,空穴向ito正極轉(zhuǎn)移,并被收集。這樣**實現(xiàn)了電子和空穴的分離,產(chǎn)生光電流和光電壓。有機聚合物單層太陽能電池的結(jié)構(gòu),可以簡單地看做是雙層異質(zhì)結(jié)太陽能電池除去電子受體層。與雙層異質(zhì)結(jié)太陽能電池相比,單層太陽能電池存在電子、空穴復(fù)合率更高等缺點,因此電池轉(zhuǎn)化效率較低。
    

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三、太陽能蓄電池行業(yè)的展望
目前,在各種形式的太陽能電池中,硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率**高,應(yīng)用**,但它也具有原料成本高,生產(chǎn)工藝復(fù)雜等缺點。有機聚合物雙層異質(zhì)結(jié)太陽能電池是利用電子給體和受體的能級差來**大限度地把它們分離成自由電子和空穴,具有結(jié)構(gòu)設(shè)計性強、材料輕、成本低、加工性能好、便于制造等優(yōu)點。但是它的一些缺點限制了其光電轉(zhuǎn)化效率的進一步提高。例如,因為電子-空穴只能在界面附近分離,而雙層異質(zhì)結(jié)太陽能電池膜與膜之間的接觸面積有限,在遠(yuǎn)離界面的區(qū)域產(chǎn)生的電子和空穴往往還沒遷移到界面上**復(fù)合了。又如,電子和空穴在聚合物半導(dǎo)體材料中的遷移率通常很低,它們在界面上分離出來后,在向電極運動的過程中會大量損失。為了提高轉(zhuǎn)換效率,科學(xué)家提出了體異質(zhì)結(jié)太陽能電池,**是將給體、受體材料共混,形成一個連續(xù)、互相貫穿的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)極大地增加了給體、受體材料的接觸面積,縮短了電子和空穴的擴散距離,使它們可以更多地到達界面進行分離,因此能量轉(zhuǎn)換效率得到較大提高。

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至今,人們正在研究的太陽能電池已經(jīng)遠(yuǎn)不止我們介紹的這幾種,其他類型還有待同學(xué)們?nèi)チ私狻Ｌ柲苄铍姵爻浞烹娊邮苣芰姡纱箅娏鞒潆姡?.8c-1c）。可大電流放電，8秒內(nèi)30c放電電流，電流不損傷。可超深度放電，可多次盡放電，電池不會損害，采用全自動的安全閥，可防止因充電等所產(chǎn)生的氣體造成內(nèi)壓異常而損壞蓄電池。全密閉蓄電池在正常浮充下不會有電解液及酸霧排出。同時，采用自主**技術(shù)的蓄電池托盤與蓄電池配套使用，確保蓄電池組使用更加安全，計算機精設(shè)計的耐腐蝕鈣鉛錫等多元合金板柵，abs耐腐蝕材料外殼，極高的密封反應(yīng)效率，從而保證了蓄電池的使用壽命長。太陽能膠體蓄電池延續(xù)特種鉛鈣多元合金，對隔板、電解液及各生產(chǎn)工序的雜質(zhì)進行嚴(yán)格控制，在20℃的環(huán)境下，蓄蓄電池在6個月內(nèi)不必補充電能即可正常使用。全新活性聚合物膠體系列電池具有更長的使用壽命及深循環(huán)特性，鉛錫多元特殊正極合金，比傳統(tǒng)的鉛鈣合金耐腐性更強，循環(huán)壽命更優(yōu)越。優(yōu)化珊格放射形設(shè)計，具有更強勁的輸出功率。獨特的鉛膏配方及制造工藝，充分利于4bs的形成，確保電池具有較長的浮充使用壽命，添加劑的合理使用，使pcl（容量早期損失）得以更好的解決。

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