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哪种太阳能电池板类型好?单晶vs.多晶硅与薄膜

发布时间:2019-12-05 14:11人气:

  让我们从当前市场上不同类型的太阳能电池板开始,列出它们的优点和缺点,然后再看一些典型的场景,其中某些类型的太阳能电池板会比其他类型的更好(希望其中一种会引起您的共鸣)。
 
  内容
 
  结晶硅
 
  单晶
 
  多晶
 
  薄膜太阳能电池板
 
  建筑集成光伏
 
  家用最佳太阳能板类型
 
  术语“太阳能电池板”将用于描述光伏太阳能电池板(可发电的类型),而不是太阳能集热器。
 
  结晶硅(c-Si)
 
  如今,全球将近90%的光伏产品都基于某种硅。2011年,制造商向住宅部门运送的所有产品中约有95%是晶体硅太阳能电池板。
 
  PV中使用的硅有多种形式。主要区别在于硅的纯度。
 
  但是,硅纯度的真正含义是什么?硅分子排列得越完美,太阳能电池将太阳能(阳光)转换成电能(光电效应)的能力就越好。
 
  太阳能电池板的效率与纯度息息相关,但是用于提高硅纯度的工艺非常昂贵。效率不应该是您的主要关注点。正如您稍后将发现的那样,成本和空间效率是大多数人的决定因素。
 
  比较太阳能电池板是Internet上最全面,最新的太阳能电池板比较服务。比较10,000多个太阳能模块的规格。太阳能电池比较表可快速概述不同类型的电池,它们的好处以及它们之间的比较方式。
 
  晶体硅构成了单晶硅和多晶硅太阳能电池的基础:
 
  单晶硅太阳能电池
 
  由单晶硅(mono-Si)也称为单晶硅(single-crystal-Si)制成的太阳能电池很容易通过外部均匀的着色和均匀的外观来识别,这表明您可以看到高纯度的硅
 
  单晶太阳能电池由圆柱形的硅锭制成。为了优化单个单晶太阳能电池的性能并降低成本,从圆柱形铸锭上切出四个侧面以制作硅片,这使单晶太阳能电池板具有独特的外观。
 
  分离单晶和多晶太阳能电池板的一种好方法是,多晶太阳能电池看起来完全是矩形,没有圆角。
 
  好处
 
  单晶太阳能电池板由最高等级的硅制成,因此具有最高的效率。单晶太阳能电池板的效率通常为15-20%。SunPower生产当今美国市场上效率最高的太阳能电池板。他们的E20系列可提供高达20.1%的面板转换效率。SunPower现在以创纪录的21.5%的效率发布了X系列。
 
  单晶硅太阳能电池板节省空间。由于这些太阳能电池板产生最高的功率输出,因此与任何其他类型的太阳能电池板相比,它们所需的空间也最少。单晶太阳能电池板的发电量是薄膜太阳能电池板的四倍。
 
  单晶太阳能板寿命最长。大多数太阳能电池板制造商都为其单晶太阳能电池板提供25年保修。
 
  在弱光条件下,其性能往往好于同类额定多晶硅太阳能电池板。
 
  单个太阳能电池的效率高于整个太阳能电池板/模块的效率。有关自1975年以来各种太阳能电池技术效率如何提高的完整概述,请查看“最佳研究电池效率(NREL)”。本文中的效率是指太阳能电池板/模块的效率。查看哪些因素决定太阳能电池板的效率?有关此主题的更多信息。
 
  缺点
 
  单晶太阳能板是最昂贵的。从财务角度来看,对于某些房主来说,由多晶硅(有时是薄膜)制成的太阳能电池板可能是更好的选择。
 
  如果太阳能电池板部分被阴影,灰尘或雪覆盖,则整个电路可能会损坏。如果您认为覆盖范围是个问题,请考虑使用微型逆变器而不是中央串式逆变器。微型逆变器将确保仅一块太阳能板不会受到整个遮阳板问题的影响。
 
  直拉法用于生产单晶硅。这导致大的圆柱形锭。从铸锭上切出四个侧面,制成硅片。大量的原始硅最终成为废物。
 
  单晶太阳能电池板在温暖的天气下往往更有效。随着温度的升高,性能会受到影响,但要比多晶硅太阳能电池板少。对于大多数房主而言,温度不是问题。
 
  本文仅涉及不同类型的太阳能电池板。如果您想了解光伏系统还包含哪些其他设备,请转到并网,离网和混合太阳能系统。
 
  多晶硅太阳能电池
 
  1981年,第一批基于多晶硅的太阳能电池板(也称为多晶硅(p-Si)和多晶硅(mc-Si))投放市场。与单晶硅太阳能电池板不同,多晶硅太阳能电池板不需要Czochralski工艺。将原始硅熔化并倒入方形模具中,将其冷却并切成完美的方形晶片。
 
  好处
 
  用于制造多晶硅的工艺更简单且成本更低。与单晶硅相比,废硅的数量更少。
 
  多晶太阳能电池板的耐热性往往比单晶太阳能电池板低。从技术上讲,这意味着它们在高温下的性能比单晶太阳能电池板稍差。热量会影响太阳能电池板的性能并缩短其使用寿命。但是,这种影响很小,大多数房主不需要考虑到这一点。
 
  缺点
 
  基于多晶的太阳能电池板的效率通常为13-16%。由于较低的硅纯度,多晶太阳能电池板的效率不如单晶太阳能电池板。
 
  降低空间效率。通常,您需要覆盖更大的表面才能输出与使用单晶硅制成的太阳能电池板相同的电能。但是,这并不意味着每个单晶太阳能电池板的性能都比基于多晶硅的太阳能电池板好。
 
  单晶硅和薄膜太阳能电池板在外观上趋于令人满意,因为与多晶硅的斑点蓝色相比,它们具有更均匀的外观。
 
  串状带状太阳能电池
 
  弦带状太阳能电池板也由多晶硅制成。弦带是生产某种形式的多晶硅的制造技术的名称。将耐高温的导线拉过熔融的硅,这会导致硅带非常薄。用这种技术制成的太阳能电池板看起来类似于传统的多晶太阳能电池板。
 
  EvergreenSolar是使用StringRibbon技术的太阳能电池板的主要制造商。该公司现已破产,这使StringRibbon太阳能电池板的未来不明朗。
 
  好处
 
  弦带式太阳能电池板的制造仅使用单硅制造量的一半。这有助于降低成本。
 
  缺点
 
  弦带状太阳能电池板的制造显着提高了能源消耗量和成本。
 
  效率最高只能与低端多晶太阳能电池板相提并论,约为13-14%。在研究实验室中,研究人员已将StringRibbon太阳能电池的效率提高到18.3%。
 
  在所有主要类型的基于晶体的太阳能电池板中,弦带式太阳能电池板的空间效率最低。
 
  薄膜太阳能电池(TFSC)
 
  在基板上沉积一层或几层光伏材料薄层是制造薄膜太阳能电池的基本要点。它们也称为薄膜光伏电池(TFPV)。可以根据将光伏材料沉积到基板上的方式来分类不同类型的薄膜太阳能电池:
 
  非晶硅(a-Si)
 
  碲化镉(CdTe)
 
  硒化铜铟镓(CIS/CIGS)
 
  有机光伏电池(OPC)
 
  根据技术的不同,薄膜模块原型的效率可达到7-13%,生产模块的效率约为9%。未来模块的效率有望攀升至约10-16%。
 
  从2002年到2007年,薄膜光伏市场以每年60%的速度增长。2011年,近5%的住宅模块光伏组件出货量是基于薄膜的。
 
  好处
 
  批量生产很简单。这使得它们和制造成本可能比基于晶体的太阳能电池便宜。
 
  它们均匀的外观使它们看起来更具吸引力。
 
  可以变得灵活,这将打开许多新的潜在应用程序。
 
  高温和阴影对太阳能电池板性能的影响较小。
 
  在空间不成问题的情况下,薄膜太阳能电池板会很有意义。
 
  缺点
 
  薄膜太阳能电池板通常在大多数住宅环境中不是很有用。它们很便宜,但它们也需要很多空间。在相同的空间范围内,SunPower的单晶太阳能电池板产生的电量是薄膜太阳能电池板的四倍。
 
  空间效率低还意味着光伏设备(例如支撑结构和电缆)的成本将增加。
 
  薄膜太阳能电池板的降解速度往往比单晶和多晶硅太阳能电池板要快,这就是为什么它们通常保修期较短的原因。
 
  基于非晶硅,碲化镉和硒化铜铟镓的太阳能电池板是目前市场上唯一可商购的薄膜技术:
 
  非晶硅(a-Si)太阳能电池
 
  由于电力输出低,基于非晶硅的太阳能电池传统上仅用于小规模应用,例如便携式计算器。但是,最近的创新也使它们对于某些大规模应用也更具吸引力。
 
  利用一种称为“堆叠”的制造技术,可以将多层非晶硅太阳能电池组合在一起,从而提高效率(通常约为6-8%)。
 
  非晶硅太阳能电池仅需要晶体硅太阳能电池中所用硅的1%。另一方面,堆叠是昂贵的。
 
  在非晶硅太阳能电池板中阅读有关此技术的更多信息。
 
  碲化镉(CdTe)太阳能电池
 
  碲化镉是唯一的薄膜太阳能电池板技术,在大部分市场(多千瓦系统)中都超过了晶体硅太阳能电池板的成本效率。
 
  基于碲化镉的太阳能电池板的效率通常在9-11%的范围内。
 
  FirstSolar已在全球范围内安装了超过5吉瓦(GW)的碲化镉薄膜太阳能电池板。该公司的CdTe光伏组件效率保持了14.4%的世界纪录。
 
 
  硒化铜铟镓(CIS/CIGS)太阳能电池
 
  与上述其他薄膜技术相比,CIGS太阳能电池在效率方面显示出最大的潜力。这些太阳能电池所含的有毒物质镉含量比CdTe太阳能电池中的含量低。柔性CIGS太阳能电池板于2011年在德国开始商业化生产。
 
  CIGS太阳能电池板的效率通常在10-12%的范围内。
 
  许多薄膜太阳能电池类型仍处于研究和测试阶段的早期。其中一些具有巨大的潜力,将来我们可能会看到更多。
 
  建筑物集成光伏(BIPV)
 
  最后,我们将简要讨论构建集成光伏的主题。建筑集成光伏电池不是单个类型的太阳能电池技术,而是具有几种子类型(或不同的集成方法),它们可以基于晶体太阳能电池和薄膜太阳能电池。
 
  建筑集成光伏可以是外墙,屋顶,窗户,墙壁和许多其他与光伏材料结合的东西。如果您有多余的钱,并希望将光伏与您的房屋其余部分完美融合,那么您应该考虑建造集成光伏。对于大多数房主来说,这简直太昂贵了。
 
  家用最佳太阳能板类型
 
  由专家评估您的具体情况,将是找出哪种太阳能电池板类型最适合您的家庭的最佳方法。这是我们看到的一些典型方案:
 
  有限空间
 
  对于那些没有足够空间容纳薄膜太阳能电池板的人(我们大多数人),或者如果您想限制其光伏系统占用的空间量,则基于晶体的太阳能电池板是您的最佳选择(并且即使您有多余的空间,它们也可能是您最好的选择)。目前,没有太多的太阳能安装商和提供商为房主提供薄膜太阳能电池板。
 
  您可以选择不同尺寸的太阳能电池板。额定功率为180、200和220瓦的太阳能电池板通常在尺寸上相同。它们的制造方法完全相同,但在测试时表现不佳或表现不佳,因此最终导致功率输出的类别不同。如果尺寸很重要,则应针对特定的物理尺寸获得最高的额定功率输出。
 
  单晶和多晶太阳能电池板都是不错的选择,并具有类似的优势。即使多晶太阳能电池板的空间效率较低,而单晶太阳能电池板往往会产生更多的电能,但情况并非总是如此。通过不仔细检查太阳能电池板和您的状况,几乎不可能推荐其中一种。
 
  单晶太阳能板价格稍高,但空间利用率也略高。如果您有一块多晶硅和一块单晶太阳能电池板,两者的额定功率均为220瓦,它们将产生相同的电量,但是由单晶硅制成的一块将占用更少的空间。
 
  我们始终保持着当今市场上最高效的太阳能电池板的最新清单:什么是最高效的太阳能电池板?
 
  最低成本
 
  如果您希望每额定功率的成本最低,或者换句话说,为一定量的电支付尽可能少的费用,则应该研究薄膜太阳能电池板实际上是否比单晶或多晶太阳能电池板更好的选择。。

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