薄膜太陽能電池

當今市場上高達 85% 的太陽能電池是晶體太陽能組件。然而，專家們確信，用於生產太陽能電池的薄膜技術被證明效率更高，因此是已知晶體模塊中最有前途的。

薄膜技術的主要優勢是成本低，這就是為什麼它有機會在未來幾年成為領導者。新基地的模塊使太陽能電池板在字面意義上具有靈活性。它們輕巧靈活，可以讓您將此類電池放置在幾乎任何表面上，包括衣服表面。

薄膜太陽能電池

柔性太陽能電池以聚合物薄膜、非晶矽、鋁、碲化鎘和其他半導體為基礎，已用於生產手機、筆記本電腦、平板電腦、攝像機和其他小工具的便攜式充電器，其形式為小型可折疊太陽能電池。但是如果需要更大的功率，那麼模塊的面積就得更大。

薄膜太陽能電池的第一個樣品是在基板上沉積非晶矽製成的，效率只有 4% 到 5%，使用壽命也不長。相同技術的下一步是將效率提高到 8% 並延長使用壽命，使其可與之前的晶體相媲美。最後，第三代薄膜組件的效率已經達到了12%，這已經是一個巨大的進步和競爭力。

柔性太陽能組件

這裡使用的硒化銦銅和碲化鎘使製造效率高達 10% 的柔性太陽能電池和便攜式充電器成為可能，考慮到物理學家正在爭取每一個額外的效率百分比，這已經是一項重大成就。現在讓我們仔細看看薄膜電池是如何製作的。

至於碲化鎘，早在 70 年代就開始將其作為吸光材料進行研究，當時有必要找到在太空中使用的最佳選擇。時至今日，碲化鎘仍然是最有希望用於太陽能電池的材料。然而，鎘的毒性問題仍懸而未決一段時間。

研究結果表明，危害很小，釋放到大氣中的鎘水平並不危險。效率為 11%，而每瓦價格比矽類似物低三分之一。

現為硒化銅銦。今天大量的銦用於製造平板顯示器，因此銦仍然被具有相同特性的鎵所取代太陽能……在此基礎上的薄膜電池實現了20%的效率。

聚合物太陽能電池板

最近開始開發聚合物面板。在這裡，有機半導體用作吸光材料：碳富勒烯、聚亞苯基、銅酞菁等。太陽能電池的厚度為100納米，但效率僅為5%至6%。但與此同時，生產成本非常低，薄膜價格實惠、重量輕且完全環保。出於這個原因，樹脂面板在環境友好性和機械靈活性很重要的地方很受歡迎。

薄膜太陽能電池

所以今天製造的薄膜太陽能電池的效率：

薄膜電池有哪些特點？首先，值得注意的是模塊即使在漫射光下也具有高性能，與晶體類似物相比，它在一年中提供的功率高出 15%。其次是製造成本優勢。在高功率系統中，從 10 kW 開始，薄膜模塊顯示出更高的效率，儘管需要的面積是原來的 2.5 倍。

因此，我們可以說出薄膜模塊獲得合理優勢的條件。在多雲天氣的地區，薄膜電池將高效工作（漫射光）。對於氣候炎熱的地區，薄膜的效率更高（它們在高溫和低溫下的效果一樣好）。可以用作裝飾性設計解決方案來完成建築物的外牆。透明度高達 20% 是可能的，這再次對設計師有利。

圓柱體薄膜電池

同時，在 2008 年，美國公司 Solyndra 提議將薄膜電池放置在圓柱體上，在圓柱體上放置一層光電池到玻璃管，玻璃管放置在另一個裝有電觸點的管內。使用的材料有銅、硒、鎵、銦。

圓柱形設計可吸收更多光線，每米兩塊面板可安裝一組 40 個圓柱體。這裡的亮點是白色屋頂塗層有助於這種解決方案的高效率，因為反射光線也起作用，增加了 20% 的能量。此外，圓柱形組件甚至可以抵抗陣風高達 55 m / s 的強風。

今天製造的大多數太陽能電池僅包含一個 pn 結，能量低於帶隙的光子根本不參與發電。然後科學家們想出了一種方法來克服這個限制，開發了多層結構的級聯元件，其中每一層都有自己的帶寬，也就是說，每一層都有一個單獨的 pn 結，具有單獨的吸收能量值光子。

上層由基於氫化非晶矽的合金形成，第二層是添加了鍺 (10-15%) 的類似合金，第三層是添加了 40% 至 50% 的鍺。因此，每個連續層的間隙都比前一層的間隙窄，上層未吸收的光子被薄膜的下層吸收。

在這種方法中，與傳統的晶體矽電池相比，產生能量的成本減半。結果，三遍薄膜實現了 31% 的效率，五遍薄膜有望達到 43%。

最近，莫斯科國立大學的專家開發了基於應用於有機材料柔性基板的聚合物的捲式太陽能電池。效率只有 4%，但這種電池甚至可以在 + 80°C 下工作 10,000 小時。這些研究尚未完成。

瑞士科學家在聚合物基礎上實現了 20.4% 的效率，並使用銦、銅、硒和鎵作為半導體。今天，這是聚合物薄膜上元素的記錄。

在日本，他們在類似（銦、硒、銅）濺射沉積半導體中實現了 19.7% 的效率。在日本，他們開始生產太陽能織物，布太陽能電池板是使用附著在織物上的直徑約 1.2 毫米的圓柱形元件開發的。 2015年初，他們計劃在此基礎上開始生產服裝和遮陽傘。

很明顯，薄膜太陽能電池板最終將在不久的將來普及到大眾手中。為了降低成本，世界各地正在進行如此多的研究並不是沒有道理的。