如何制作太陽能電池?太陽能電池效率受何影響?
太陽能電池屬于綠色能源,通過太陽能電池,我們能夠充分運(yùn)用太陽散發(fā)的能量。也就是說,在太陽能電池的幫助下,能夠幫我們節(jié)約地球能源。那么,太陽能電池是如何制作出來的呢?此外,又是什么原因會導(dǎo)致太陽能電池的效率偏低呢?如果你對這兩個問題具有興趣,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、太陽能電池制作
(一)工具/原料:
1.小尺寸玻璃若干塊
2.太陽能電池片、EVA、光伏背板、焊帶,膠帶若干
3.電烙鐵、電池片切割機(jī)、層壓設(shè)備各一臺
4.直尺、壁紙刀、剪刀、PVB手套各一套
(二)方法/步驟:
1、首先,根據(jù)玻璃尺寸設(shè)計電池片尺寸,一般電池片各邊距玻璃邊緣5mm即可,以電池主柵線為中心,用切割機(jī)將太陽能電池片切割成若干片,數(shù)量與玻璃數(shù)量相同,操作時要戴好PVB手套,切割好后待用。
2、然后,利用直尺和壁紙刀,將EVA和背板切割成尺寸略大于玻璃的若干小塊,EVA數(shù)量應(yīng)為玻璃數(shù)量的兩倍,操作時要戴好PVB手套,切割好后待用。
3、接下來,用剪刀將焊帶裁成長度略長于玻璃長度的的若干小段,數(shù)量應(yīng)為玻璃數(shù)量的兩倍,操作時要戴好PVB手套,切割好后待用。
4、完成以上材料準(zhǔn)備工作后,開始用電烙鐵將電池片正反兩面的主柵線上焊上焊帶,力度不能過大,以免壓碎電池片。
5、按照玻璃-EVA-電池片-EVA-背板的順序,從下至上依次放置材料,全部敷設(shè)好后,將其放入層壓機(jī)進(jìn)行層壓,為防止錯位,可用膠帶對其固定。
6、將層壓好的小太陽能板取出,待溫度降至室溫后,用壁紙刀將玻璃周邊多余物質(zhì)去掉,最后用電烙鐵將各獨(dú)立的小太陽能電池板串聯(lián)起來,即可利用。
二、什么原因?qū)е铝颂柲茈姵匦实?
我們所說的太陽能電池效率是什么意思?我們使用的每個設(shè)備都具有一定的效率??紤]一臺每小時可生產(chǎn)10個氣球的機(jī)器。在這十個氣球中,有兩個氣球有孔或其他類型的缺陷。這意味著該機(jī)器的效率為80%,因為該機(jī)器吸收了生產(chǎn)10個氣球所需的原材料,但僅將其中的80%轉(zhuǎn)換為有用的輸出。因此,設(shè)備的效率代表了提供給它的每單位輸入所產(chǎn)生的有用輸出量。
所有的能量產(chǎn)生機(jī)制都有一定的效率極限。類似地,太陽能電池上的入射輻射不會完全轉(zhuǎn)換為電能。只能獲取該能量的一小部分作為有用的工作。有許多不同的衡量太陽能電池效率的方法,但最普遍的方法是肖克利-奎塞爾極限。
什么是肖克利-奎塞爾極限?肖克利-奎塞爾極限是提高太陽能電池效率的最重要科學(xué)手段。它測量標(biāo)準(zhǔn)測試條件下單個PN結(jié)太陽能電池的理論效率。STC近似于美國大陸春季和秋季春分時的太陽正午,太陽能電池的表面直接對準(zhǔn)太陽。
該限制是在某些假設(shè)下測得的,太陽能電池必須僅由一種均質(zhì)材料制成,每個太陽能電池只能有一個p-n結(jié),并且假定每個能量大于帶隙的光子都將轉(zhuǎn)換為電能。如果您不了解光子或帶隙的含義,請不要擔(dān)心,我們將在下面進(jìn)行討論。為什么效率受到限制?使用太陽能電池發(fā)電的過程主要取決于一個非常重要的步驟。電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶。正常原子中沒有外部能量的電子被稱為在價帶中,為了產(chǎn)生電,這些電子必須轉(zhuǎn)移到外部電路,這被稱為導(dǎo)帶。
不同材料間的能帶隙。電子本身不會從價帶躍遷到導(dǎo)帶。 必須提供一定量的能量,以使它們進(jìn)行過渡。
現(xiàn)在,入射的太陽輻射由許多不同波長的波組成,這些波中只有少數(shù)具有必要的能量來克服能壘。光波帶譜??紤]一包由100個不同波長的光子組成的光子撞擊由硅制成的太陽能電池。在這100個波中,有40個波具有相當(dāng)于硅帶隙的能量,因此將能夠發(fā)電。其余的波將作為熱量消散或從電池表面反射回來。因此,太陽能電池的效率受到限制。
還有其他影響效率的因素嗎?正如我們所看到的,電子躍遷的閾值能壘原來是太陽能電池板效率低的主要原因。但是,它不是影響它的唯一因素。還有許多其他元素在這里起著相當(dāng)重要的作用。
臭氧層阻止高能紫外線到達(dá)地表。離開太陽的能量與我們在地球上接收到的能量不同。這是因為輻射必須穿過包圍我們星球的濃厚大氣傳播?,F(xiàn)在,諸如光的散射和折射之類的不同現(xiàn)象降低了其強(qiáng)度。臭氧層會阻止有害的紫外線輻射到達(dá)我們。 然而,這些是能夠越過閾值能量的波,但卻稀疏地到達(dá)表面,從而再次導(dǎo)致太陽能電池板的效率降低。
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