太陽能電池以何為原材料?太陽能電池的作用是什么?

太陽能電池在實(shí)際生活中隨處可見，即使是在鄉(xiāng)村，也能看見太陽能電池的身影，比如裝載太陽能電池的路燈。為增進(jìn)大家對太陽能電池的認(rèn)識，本文將對太陽能電池的歷史、太陽能電池的材料、太陽能電池背板的退化原因予以介紹。如果你對太陽能電池具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、太陽能電池的開端

太陽能電池，是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片，又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，它只要被滿足一定照度條件的光照度，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽能光伏(Photovoltaic，縮寫為PV)，簡稱光伏。

太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光伏效應(yīng)工作的晶硅太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的薄膜電池實(shí)施太陽能電池則還處于萌芽階段。

1839年，光生伏特效應(yīng)第一次由法國物理學(xué)家A.E.Becquerel發(fā)現(xiàn)。1849年術(shù)語“光-伏”才出現(xiàn)在英語中。

1883年，第一塊太陽電池由Charles Fritts制備成功。Charles用硒半導(dǎo)體上覆上一層極薄的金層形成半導(dǎo)體金屬結(jié)，器件只有1%的效率。

到了20世紀(jì)30年代，照相機(jī)的曝光計廣泛地使用光起電力行為原理。

1946年，Russell Ohl申請了現(xiàn)代太陽電池的制造專利。

到了20世紀(jì)50年代，隨著半導(dǎo)體物性的逐漸了解，以及加工技術(shù)的進(jìn)步，1954年當(dāng)美國的貝爾實(shí)驗(yàn)室在用半導(dǎo)體做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在硅中摻入一定量的雜質(zhì)后對光更加敏感這一現(xiàn)象后，第一個太陽能電池在1954年誕生在貝爾實(shí)驗(yàn)室。太陽電池技術(shù)的時代終于開啟了。

二、太陽能電池材料是什么

目前市場上主流光伏產(chǎn)品是晶體硅太陽能電池，也是應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品，其原材料是高純度硅。每生產(chǎn)1兆瓦晶體硅電池需要17噸高純度硅。

硅是地球上儲量第二的化學(xué)元素，作為半導(dǎo)體材料，人們對它研究得最多、技術(shù)最成熟，而且晶硅性能穩(wěn)定、無毒，因此成為太陽電池研究開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用中的主體材料。但高純度多晶硅在我國卻十分短缺，絕大部分需要依賴進(jìn)口。

高純度硅在石英中提取，以單晶硅為例，提煉要經(jīng)過以下過程：石英砂一冶金級硅一提純和精煉一沉積多晶硅錠一單晶硅一硅片切割。

事實(shí)上，我國每年都從石英石中提取大量的工業(yè)硅，以1美元/公斤的價格出口到德國、美國和日本等國，而這些國家把工業(yè)硅加工成高純度的晶體硅材料，以46-80美元/公斤的價格賣給我國的太陽能企業(yè)。

三、太陽能電池是什么能轉(zhuǎn)化為什么能

太陽能電池板光能轉(zhuǎn)換成電能。

太陽光照射到太陽能電池上，就產(chǎn)生光生電壓，就是光生伏打效應(yīng)。如果這時在太陽能電池兩端接上負(fù)載就會產(chǎn)生光生電流，于是產(chǎn)生了電能。把太陽能發(fā)電稱為光伏發(fā)電。

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是一種利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)。

獨(dú)立光伏照明系統(tǒng)一般使用蓄電池作為儲能設(shè)備，白天將太陽能電池輸出的電能儲存起來，夜間為照明負(fù)載供電。

四、太陽能電池板背板退化的原因是什么

研究人員試圖了解聚酰胺太陽能背板過早開裂的原因，以及聚酰胺材料如何與太陽能電池板結(jié)構(gòu)相互作用。他們已對美國，中國，泰國和意大利使用的太陽能電池板的底片樣品進(jìn)行了化學(xué)和機(jī)械測試。他們說，它們中的大多數(shù)顯示出過早破裂的明顯跡象。

分析還表明，受裂紋和降解影響最大的底片區(qū)域是內(nèi)層，因?yàn)閮?nèi)層往往會變得更硬。EVA密封膠，科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，損壞太陽能電池密封劑中的化學(xué)物質(zhì)(乙烯乙酸乙烯酯(EVA)膜)并滴落到背板上會加速背板的降解。

科學(xué)家將幾根聚酰胺試條放入乙酸瓶中，然后五個月后，與置于空氣或水中的試條相比，分析了它們的降解程度。暴露于乙酸的塑料條表面出現(xiàn)了類似風(fēng)化底片的裂紋。研究人員說，這些裂紋比暴露在空氣或水中的樣品要嚴(yán)重得多。

研究人員得出結(jié)論：“乙酸可以大大加速化學(xué)降解并促進(jìn)聚酰胺內(nèi)層的破裂?！? “這項(xiàng)研究表明，聚酰胺太陽能背板的現(xiàn)場開裂可歸于循環(huán)熱機(jī)械應(yīng)力下化學(xué)降解和物理重組(化學(xué)結(jié)晶)的綜合作用。”科學(xué)家們還指出，在2010-2012年期間生產(chǎn)的面板主要使用聚酰胺太陽能背板。

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