硅非金属元素14和符号Si
硬软灰度成员碳子系 晶状固态室温 相对惰性物类和半导体 并富含并有高熔点
硅与半导体和太阳能电池同义硅为什么用太阳能板
深入探寻深入理解这个题目 需要从半导体作用入手 光电效果
半导体和光电效应
半导体材料比隔热器多电量,如玻璃或木头,但比绝对导电量少电量,如铝和铜并有可能调换他们的属性 以适应环境需求
光电效应即产生电流的现象,当某些材料暴露于阳光下时。组合二类半导体(p型和n型)组成p-n交接点时,产生物证光伏特性
所发现的半导体中,Silicon(Si)、eum(Ge)和qium Arsenide(GaAs)适合光电电池使用
GAS晶体高概率缺陷限制其潜力复合半导体GAs比较难生成单晶体并快速分解有限温度范围也不利于太阳能电池的可行性
硅和平分和光电池半导体硅优于为什么
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硅为什么偏向于在太阳能电池中
硅和都不受砷化的限制硅更常用半导体易获取性、成本效益、能效、非毒性和优带空白
纯化硅长期以来一直用作电气组件自然它成为首选半导体 当第一个太阳能电池制造于1950年代
晶状硅(c-Si)即使在今天也是最需要半导体使用今日硅主导半导体场景 特别是在太阳能板市场
晶状硅开发难度大 费用高降低成本的努力中 正在使用其他形式的硅 以及其他半导体材料 制造太阳能电池iilcon继续是太阳能电池最优先半导体
硅在太阳能板中受人欢迎的原因如下
开工硅完全半导体
纯硅晶体化电导器差为提高传导性,晶体添加杂质,从而提高吸收和转换阳光电容量
举例说,比硅缺电,而砷加一当砷层介于二硅层间时,结果形成电子剩余结构这有助于创建电场和发电
光电电池中,当阳光落在n型半导体上时,阳光光子向剩余电子注入能量,引导电子跨p型半导体侧当这些电子返回n型半导体外部时,它会构成电子流,或称电流
只有半导体能产生光电效应传导性介于 好导师和解析器之间半导体允许电向单向流时,它起阻塞作用
二叉硅高能效
单晶线硅电池产生最高能效20%以上实值表示这些硅太阳能电池能转换20%日能事件
20%效率对外行来说可能低听, 在太阳能场景中,这是最高效率水平 我们曾经设法实现 使用技术光电池从其他半导体制成,在能效方面大都低得多。
应当指出,半导体比硅效率高。节能并非选择半导体太阳电池的唯一标准,最终硅取胜,因为它在其他战线上得分很高。
3级药片提高硅节能
正型半导体带外电子时 p型半导体有孔使用过程期间电子数和孔数增加,促使电子流改善
可引入薄层或n型或p型半导体正型半导体层通过向方程添加更多电子提高传导性,p型半导体层则通过增加更多孔来提高传导性。
硅加和砷时,材料吸收和转换阳光的能力大有提高,导致高效太阳能电池
4级硅非毒物
选择大规模生产的材料不破坏环境总是理想的生产过程本身损害环境或后期发生,如生命周期期间或后期发生,环境影响应认真对待。
硅即极优胜算环境作用几乎为零,因为元素本身不毒然而,不能说市场中有任何替代物可用
化石(GaAss)、化石(CIGS)、化铜(CIS)、化石(Cdte)、化石(Gan)和硅化碳(Sic
不幸的是,这些材料都剧毒,在太阳能电池制造中应用半导体有害环境
5级晶状硅稳定
太阳板需要能够生存变异天气,因为它们被屏蔽在外表示制造材料必须稳定硅完全符合这一要求
晶状硅电池生存最长并存25-30年回收时间为7-10年越多年份后继续运行,对买主越有利
较长寿命直接转换为成本效益,因为它表示较少需要替换除值用外,硅太阳能板长寿命还意味着老式不可用太阳能板少产生废物
6级硅板成本效益高
近10年或2年中 太阳能板成本随着技术的提高 急剧下降未来对光电池绝对看似明亮,技术进步进一步下调物价
气候变化影响和化石燃料储备耗竭后,寻找合算替代技术的需要正渐渐增加推力太阳能最有利可图
7硅丰富
silica二氧化物或silics形式在自然界极易获取,通常见诸沙石或石块等岩石中90%以上地壳由硅矿组成使硅按质量成为地球第二丰度元素,仅次于氧
硅从二维硅中回收
八点八分硅是一个很好的光导器
光导性描述为接触光时电导性提高硅属性常用光敏设备确认光并计算强度理解这些装置内部机制也很实用
silcon极光导性使它成为太阳能电池的极佳选择
9.硅带间隙最优
半导体中值与导电带间有小节能差即带间距带间空白是最小能量 从值波段移动电带
太阳电池理想波段间距为1.34eV帮助电子浸泡更多光子硅接近此点时带差1.1eV,而值为0.7eV
10号硅高抗腐蚀
硅带外二维层,稳定持久不易腐烂这对于太阳能电池使用至关重要,因为它们一生接触元素需要强健生存强阳光高温 甚至高度腐蚀盐水
11号硅轻量级
硅比其他半导体轻重,适合用作基质基底需要轻量级薄膜沉积过程在此过程内,薄膜涂层嵌入提高性能
电子学中基质是半导体薄线程由超缩缩材料制成,表面微小异常平面反射度高,使它理想化为基质素硅比任何其他半导体都合算
几类硅太阳能电池
光电变换细胞使用两种硅-晶体硅和无变硅两者基本相似性,但由于原子结构变化,物理特征大相径庭
晶线硅
纯硅(c-Si)满足光电池使用的大多数条件特别是,它丰富、成本效益低、轻量级、耐用性、非腐蚀性强并伴有理想波段空白,并可用小量、砷、或磷来修改
水晶硅纯化并不具备所有特性用于太阳能电池必须广泛处理才能满足所有标准举例说,纯晶线硅不是个好电导器然而,当用和磷沉积时,我们可以提高它的传导性
无变硅
不定硅非晶体 Alotrope硅半导体发现其在薄膜太阳能板中的用法,因为它可切入比纯晶线硅薄百倍的裂变这有助于减少材料用量,从而降低成本薄膜太阳能电池自变硅效率水平约12%
低效率水平、可负担性及灵活应用使它在某些情况下成为大众选择通常用于低能需求设备最近技术的进步导致无变硅应用范围更广,最显著的是综合光电应用
硅太阳能电池挑战
纯晶线硅最偏爱高效率太阳能电池的硅形式单晶线硅电池缺粒度使得电子更容易畅通无阻流
然而,多晶体硅的情况并非如此。多粒度阻塞电子自由流
现场研发旨在寻找成本与效率之间的适当平衡以非态硅计算,可负担性因子以效率成本提高
深入理解太阳产业面临的挑战
处理成本
单晶线硅电池使用Czoralski过程制作,这是一个耗能过程纯度硅对晶体结构统一编组至关紧要表示杂质集中度必须减到10%或以下
除此以外,关键是要防止硅在过程期间氧化,因为氧化硅不是个好导体重加处理成本
物料损失
晶状硅电池制造期间,硅需要切为厚度200-300毫米以组成裂纹内直径锯带钻石粒子用于割片
切片时 大约50%的硅 被浪费成锯片
使用硅克服挑战
晶体硅电池近几十年广受欢迎 技术持续提高 严重挑战依然存在 给“Go Solar运动”制造障碍这些挑战严重威胁使用太阳能
已知事实 单晶体硅对高效太阳能电池最理想可负担性阻止全心接受成本因子消除效率优势
多晶线硅电池更容易支付,但效率较低光膜太阳能电池, 太阳能产业试图克服一些主要挑战,
太阳能产业面临的一些严重挑战包括调整硅性能,包括其捕捉阳光能力并克服粒子边界挑战没有简单方法实现这一点当前研究大都集中在这些上
太阳场上新提升的有多枢纽太阳能电池、异交接太阳能电池和普罗夫斯基太阳能电池
今日市场中没有任何选择是完美无缺的,没有挑战我们需要开发出更好的技术来充分利用惊人光电技术,使公众更容易毫不犹豫地接受光电技术。
关于太阳能电池使用硅的最后思想
不可置疑,硅是取用太阳为我们提供的免费能量的最佳选择由于其电子、光学、热能和机械等各种特性,它是最适合制造太阳电池的半导体,不遗漏其易获取性和环境优势。
随着我们越来越意识到气候危机和立即需要寻找替代化石燃料,研究速度在过去十年中加速增长时空需求是寻找完美的硅形式 以勾选太阳能电池生产中所有盒子
希望早点发生
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