晶體硅的帶隙Eg=1.12eV,是一種較為理想的材料。單晶硅是指晶體內(nèi)部晶粒取向相同。單晶硅太陽(yáng)電池以純度高達(dá) 99.9999%的單晶硅棒為原料,相對(duì)多晶硅和非晶硅太陽(yáng)電池,其光電轉(zhuǎn)換效率最高,目前實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)化效率為24.7%。由于對(duì)原料和制作工藝的要求高,其成本也較高。
多晶硅是指在晶體內(nèi)部有多個(gè)晶面取向不同的晶粒。與單晶硅太陽(yáng)電池相比,多晶硅太陽(yáng)電池制備工藝簡(jiǎn)單,也更加經(jīng)濟(jì)。但是多晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少,其光電轉(zhuǎn)換效率在18%左右,同時(shí)其使用壽命也比單晶硅電池短。制品多為直角矩形,色藍(lán),表面細(xì)看會(huì)有冰花狀紋樣。多晶硅太陽(yáng)電池比單晶硅制品,生產(chǎn)工序較少,生產(chǎn)時(shí)間短,制造成本相對(duì)較低,所以在市場(chǎng)上也有重要地位。
非晶硅太陽(yáng)能電池,采用很薄的非晶硅薄膜(約1 mm厚)制造,硅材消耗很少。可直接在大面積的玻璃板上淀積生成硅半導(dǎo)體薄膜。制備非晶硅的工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單,制造時(shí)間短,能耗少,適于大批生產(chǎn)。但相對(duì)的,非晶硅太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率只有5%-8%,最高達(dá)13%,穩(wěn)定性稍差,缺點(diǎn)還是明顯的。不過(guò),由于有在弱光下也能發(fā)電的弱光發(fā)電特點(diǎn),加上價(jià)廉,使它廣泛用在民用產(chǎn)品中。比如個(gè)人在戶外時(shí),給電器充電用的便攜式太陽(yáng)能發(fā)電板。
CdTe材料與太陽(yáng)光譜非常匹配,帶隙Eg=1.45eV,具有很高的理論效率(28%),目前實(shí)驗(yàn)室中獲得的效率已達(dá)17.8%,電池使用周期為20年,其制作成本較低,利于規(guī)?;a(chǎn)。
但相對(duì)地,碲在地球上的儲(chǔ)量遠(yuǎn)少于硅,鎘作為重金屬元素,毒性大,處理不當(dāng)有可能會(huì)污染環(huán)境。實(shí)驗(yàn)表明碲化鎘太陽(yáng)能電池組件是安全的,因此碲化鎘電池具有很高的開(kāi)發(fā)潛力。
CIGS即銅銦鎵硒電池,是CulnSe2和CuGaSe2的混晶半導(dǎo)體,Eg可以隨兩種材料的比例而發(fā)生改變(從1.04eV-1.70eV),目前實(shí)驗(yàn)室得到的最高轉(zhuǎn)化效率為23.2%。該電池壽命長(zhǎng),材料用量少,適合大批量生產(chǎn)。其不足則是需要占用較大面積,容易發(fā)生光致衰減,目前CIGS也是一種具有潛力的電池。
有機(jī)染料敏化太陽(yáng)能電池是以低成本的納米二氧化鈦和光敏染料為主要原料,模擬自然界中植物利用太陽(yáng)能進(jìn)行光合作用,將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。其優(yōu)勢(shì)在于原料豐富、成本低、工藝簡(jiǎn)單,無(wú)毒無(wú)污染。
可惜的是,其轉(zhuǎn)換效率并不高,實(shí)驗(yàn)室中最高轉(zhuǎn)化效率也只有15%,但由于其豐富的顏色和廉價(jià)的成本,未來(lái)這種材料的電池仍會(huì)走進(jìn)我們的生活中。