石墨烯太阳能电池板

  • A+

什么是太阳能电池板?

太阳能电池板电力系统,也称为太阳能光伏(PV),捕获太阳的能量(光子)并将其转换为电能。PV电池是由半导体材料制成的,当暴露于阳光下时会在各层上产生电场。当光到达电池时,其中一些会被吸收到半导体材料中,并使电子破裂并流动。电子的流动是一种电流,可以将其抽出并用于为外部设备供电。该电流与电池电压(内置电场的结果)一起定义了太阳能电池能够产生的功率。值得一提的是,PV电池可以在没有阳光直射的情况下发电,但是更多的阳光等于更多的电能。

太阳能电池板阵列照片

模块或面板是一组电连接并封装在一起的电池。几个面板也可以形成一个阵列,可以提供更多的电力,并可以为大型仪器和设备供电。

不同种类的太阳能电池

太阳能电池大致分为三类:单晶硅,多晶硅和薄膜。世界上大多数PV都是基于硅的一种。硅的纯度或排列更完美的硅分子的纯度会影响其转换太阳能的质量。单晶硅太阳能电池(单晶硅或单晶硅)经过切割圆柱形晶锭以制造硅片的过程,从而使面板具有独特的外观。它们具有外部均匀的颜色,表明硅具有高纯度,因此具有最高的效率(通常为15-20%)。与其他类型的太阳能电池板相比,它们还节省了空间(它们的效率允许它们较小)并且使用寿命更长。las,它们比其他类型的贵,并且容易受到外部灰尘或雪的损害。

多晶硅(p-Si或mc-Si)太阳能电池没有经过上述过程,因此比单晶硅更简单且成本更低。由于较低的硅纯度,它们的典型效率为13-16%。它们也更大,并占用更多空间。

薄膜太阳能电池(TFSC)是通过在基板上沉积一层或几层光伏材料而制成的。可以将不同类型的TFSC进行分类,通过这些TFSC可以在衬底上沉积光伏材料:非晶硅(a-Si),碲化镉(CdTe),硒化铜铟镓(CIS / CIGS),聚合物太阳能电池板和有机光伏电池(OPC) 。薄膜模块的效率已达到7-13%。它们的批量生产很简单,可以制成柔性的,并且制造成本可能比基于晶体的太阳能电池便宜。但是,它们确实占用了大量空间(妨碍了它们在住宅应用中的使用),并且往往比晶体太阳能电池板的降解速度更快。

太阳能的优缺点

太阳能是自由和无限的,太阳能的使用确实具有主要优势。这是一种环保,可持续的能源生产方式。今天的太阳能系统也比20年前便宜得多,并节省了电费。此外,它是一种非常环保的能源生产形式,有助于减少全球变暖和煤炭污染。它不会像煤炭和核电厂那样浪费水,也被认为是一种使用起来更安全的能源。

尽管人们普遍认为太阳能发电是一件好事,但仍有一些缺点需要提及。尽管有广泛的政府补贴计划和税收计划,但购买和安装太阳能电池板的初始成本可能很高。阳光暴晒至关重要,因此位置在发电中起着重要作用。长时间多云或有雾的地区将产生少得多的电。其他通常认为不利的因素是发电量不足和可靠性问题。

太阳能应用

常见的太阳能应用包括各种住宅用途,例如太阳能照明,供暖和通风系统。许多小型电器都利用太阳能进行操作,例如计算器,秤,玩具等。农业和园艺业还利用太阳能来操作各种辅助设备,例如水泵和农作物干燥机。多年来,运输领域一直对太阳能动力汽车感兴趣,其中包括经过大力研究和开发的汽车,飞机和船只。太阳能还具有多种工业应用,从为偏远地区以及太空和卫星系统供电到为交通信号,灯塔,海上导航系统等提供动力。

大力研究太阳能技术,旨在降低成本并改善现有产品,并将光伏系统集成到创新产品中,例如光伏供电的窗帘,衣服和笔记本电脑外壳。

石墨烯和太阳能电池板

石墨烯由单层碳原子组成,这些碳原子以六边形的重复图案结合在一起。它是具有惊人特性的二维材料,因此被授予“奇妙材料”的称号。它非常坚固,几乎完全透明,并且具有惊人的导电性和柔韧性。石墨烯由碳制成,该碳含量丰富,并且可以是相对便宜的材料。石墨烯在改善现有产品以及启发新产品方面具有无限的潜力。

太阳能电池需要具有导电性并允许光通过的材料,因此得益于石墨烯出色的导电性和透明度。石墨烯确实是一种很好的导体,但是它在收集太阳能电池内部产生的电流方面并不是很好。因此,研究人员正在寻找合适的方法来为此目的改性石墨烯。例如,氧化石墨烯(GO)的导电性较差,但透明性更高,并且具有更好的电荷收集器,可用于太阳能电池板。

导电铟锡氧化物(ITO)与非导电玻璃层一起用作大多数有机太阳能电池板中的透明电极,以实现这些目标,但是ITO稀有,易碎,使太阳能电池板价格昂贵。许多研究集中在石墨烯上,以替代OPV透明电极中的ITO。其他人则寻求利用石墨烯改善光伏器件(主要是OPV)以及电极,活性层,界面层和电子受体的整体性能的方法。

商业化努力

尽管目前不能在市场上买到基于石墨烯的太阳能电池,但是在将石墨烯用于PV的辅助方面方面已经取得了一些成果。ZNShine Solar的G12进化时代系列就是这样一个例子,它由12母线石墨烯模块,5母线石墨烯模块和双层玻璃石墨烯模块组成。据报道,ZS石墨烯薄膜层的应用提高了玻璃本身的透光性能。此外,Znshine Solar的组件是自清洁的。2018年7月,ZNShine Solar赢得了向印度最大的发电设备制造商巴拉特重型电气有限公司(BHEL)提供37.5MW光伏组件的竞标。根据合同,出货量的10%将是石墨烯涂层的太阳能电池板2019年6月,Znshine Solar宣布与阿联酋的阿提哈德能源服务公司签署了100MW石墨烯增强型太阳能电池组件供应协议


weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论: