科普:带你了解太阳能电池及半导体材料

来源:材料牛发布时间:2016-06-13 14:27:13

太阳能发电作为清洁能源领域的“佼佼者”目前备受业界关注。如果对此感兴趣,就带你了解太阳能电池的构成和相关的光伏材料。

太阳能发电装置,通常被称为太阳能电池,能够直接将太阳光能转换为电能。在太阳能电池板中,太阳释放的光子使半导体材料的外层电子脱离原子键的束缚。当电子受迫在同一方向运动时,便可以产生电流,为电子设备供电或向电网输送电力。

自从法国物理学家Alexandre-EdmondBequerel首次将光伏发在1839年电技术理论化至今,光伏发电一直是科研领域的主题之一。目前,随着美国、日本和欧洲的主要研究团队在加速推进各自太阳能系统的产业化,光伏产业国际市场也持续扩大。

光伏组件

虽然光伏发电系统的组成材料各异,但所有的组件都包括若干层从向光面到背光面的材料。太阳光首先穿过保护层(通常为玻璃),然后通过透明接触层进入到电池内部。在组件的中心是吸附材料,这一层材料吸收光子,进而完成“光生电流”。而其中的半导体材料取决于具体的光伏系统需求。

在吸附层材料下面是完成电路导通的背金属层。复合薄膜层在背金属层下面,其作用是使光伏组件防水绝热。通常光伏组件背部会添加额外的保护层,保护层材料为玻璃、铝合金或塑料。

半导体材料

光伏发电系统中的半导体材料可以是硅、多晶薄膜或单晶薄膜。硅材料包括单晶硅、多晶硅和非晶硅。单晶硅具有规则的结构,它比多晶硅光电转换率高。

非晶硅中的硅原子是随机分布的,其光电转换率也低于单晶硅,但是与晶体硅相比,它能捕捉到更多的光子,同时在非晶硅中添加锗或碳进行合金化可以增强其这一特性。

铜铟硒(Copperindiumdiselenide,CIS)、碲化镉(cadmiumtelluride,CdTe)和薄膜硅都是常用的多晶薄膜材料,而光电转换率较高的材料如砷化镓(galliumarsenide,GaAs)也通常包含单晶硅薄膜材料。上述材料都因其独特的性能而用于特定的光伏发电领域。这些特性包括:结晶度、带隙大小、吸收性能和加工难易程度。

外部因素对半导体的影响

晶体结构中的原子排列顺序决定了半导体材料的结晶度,而太阳能电池的电荷传输、电流密度和能量转换效率都要受到结晶度的影响。半导体材料的带隙是使电子从束缚状态过渡到自由状态(即允许电子传导)所需的最小能量。带隙大小通常以Eg表示,它描述的是价带和导带的能量差。半导体材料的价带是低能级,导带是高能级。吸收系数用于表征某特定波长的光子穿透介质的距离,它决定了光子被介质吸收的能力。吸收系数由电池材料和被吸收光子的波长决定。

各种半导体材料和器件的成本和加工难易程度取决于多种因素,包括材料的种类和使用规模,生产周期以及电池在沉积室内的迁移特性。在具体的光伏发电需求中,每一个因素都将起到重要作用。

责任编辑:liufang
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
TCL中环光伏组件出货逆势增长43%,半导体材料实现单季度经营性盈利来源:中华网 发布时间:2026-10-30 18:01:15

TCL中环2026年前三季度在光伏与半导体双主业上实现结构性突破:面对光伏行业持续底部调整,公司通过一体化与全球化战略推动组件出货量达14.5GW,同比增长43%,其中海外出货增长202%;硅片出货83.4GW,市占率稳居第一,现金成本同比下降17.3%。同期完成对一道新能源控股权收购,并启动BC技术产线改造,加速构建高效组件领先优势。在半导体材料领域,依托中环领先子公司,2026年前三季度营收49.0亿元、同比增长15%,第三季度首次实现单季经营性盈利(净利润0.8亿元),12英寸硅片出货增长24%,国内市场份额位居前列。公司整体营收235.1亿元,归母净利润亏损收窄至-45.6亿元,经营质量显著改善。(199字)

通威受邀出席2026钙钛矿与太空光伏技术、设备和材料论坛,分享全尺寸钙钛矿-晶硅叠层电池规模化制备与产业化进展来源:通威股份 发布时间:2026-10-30 09:18:45

通威张一峰博士在常州钙钛矿论坛披露叠层电池产业化突破:210半片电池效率达33.09%,组件功率807.9W;5MW全自动试验线贯通,材料成本降60%;独创气相+溶液两步法实现膜厚不均匀性<1%;2027年将建AI高通量实验平台,加速千兆瓦级量产落地。

京东方光能申请太阳能电池组件及其制作方法专利,实现电极引线与太阳能电池电极的连接来源:金融界 发布时间:2026-10-29 08:53:46

本文介绍了合肥京东方光能科技有限公司与京东方科技集团股份有限公司联合申请的一项太阳能电池组件及其制作方法专利(公开号CN122995404A,申请于2025年4月)。该专利核心在于提出一种新型连接结构:通过第一、第二电极引线分别连接首尾两个太阳能电池的对应电极(即首电池的第一电极与末电池的第二电极),引线材料可选金属氧化物导电薄膜、金属导电薄膜,或二者叠层结构,旨在提升电极引线与电池电极间的可靠连接性能。文中还简要说明了两家申请主体的基本情况——合肥京东方光能为2024年成立的光伏领域新公司,注册资本近6亿元;京东方集团则是深耕电子制造多年的龙头企业,拥有超六万项专利。

11月2日正式发布 AD/CVD 征税令——美国裁定印度、印尼、老挝光伏产品构成实质损害来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-16 08:49:59

美国国际贸易委员会(USITC)于2026年作出最终裁定,认定从印度、印度尼西亚和老挝进口的太阳能电池及光伏组件对美国本土产业造成实质性损害。该裁决基于美国光伏制造贸易联盟(AASMT)2025年7月提交的请愿书,并继美国商务部(DOC)同年9月确认上述三国产品存在倾销与补贴行为后作出。据此,DOC将于2026年11月2日正式发布反倾销与反补贴(AD/CVD)征税令,税率依国别和企业而异,海关将同步开始征收现金保证金。此举标志着美国光伏贸易救济范围继柬埔寨、马来西亚、泰国、越南之后,进一步扩展至印、印尼、老挝三国。AASMT同时正推动针对埃塞俄比亚组装、含中国零部件光伏产品的调查,并联合其他联盟应对韩国等地可能存在的关税规避行为。(199字)

印度ALMM太阳能电池产能超37吉瓦来源:光伏情报处 发布时间:2026-10-10 09:45:10

印度新能源和可再生能源部(MNRE)最新更新《型号与制造商核准名录》(ALMM)第二部分,新增529兆瓦单晶硅PERC太阳能电池产能,使全国ALMM登记的太阳能电池总产能达37393兆瓦(即37.393吉瓦)。其中,Premier Energy Photovoltaics新增产能后,其PERC电池总登记产能升至2454兆瓦,并新增1358兆瓦G12R N型TOPCon电池产能,整体登记产能达3812兆瓦。此前,Jupiter Solar Tech和Renusol India亦分别扩充了N型TOPCon电池产能。ALMM-II对公用事业级项目设定了2025年8月31日的执行截止期,但净计量及开放接入式项目豁免期延至2026年12月31日。此外,MNRE已于2026年3月启动ALMM第三部分,将硅锭、硅片纳入监管,计划自2028年6月1日起强制实施,前提是至少三家独立硅片制造商完成登记且合计产能达15吉瓦。

中企在阿塞拜疆投资建设的大型光伏项目正式并网来源:新华社 发布时间:2026-09-23 08:55:35

由寰泰能源投资建设的阿塞拜疆戈布斯坦100兆瓦光伏电站于9月16日在巴库正式并网。该项目位于加拉达格区,安装约20万块太阳能电池板,配套建设一座110千伏升压站,年发电量预计达2亿千瓦时,可节约天然气约4500万立方米、减少碳排放约9.7万吨。作为中阿能源合作的重要成果,项目恰逢两国自2025年建立全面战略伙伴关系后务实合作深化期。阿塞拜疆总统阿利耶夫在并网仪式上肯定可再生能源合作成效,强调该领域已成为双边合作亮点,并表示欢迎更多中国企业赴阿投资绿色能源项目。此举亦契合阿方加速能源转型、提升绿色电力出口能力的国家战略。

1GW太阳能电池大单落地来源:索比光伏网 发布时间:2026-09-20 09:03:16

印度光伏企业Vikram Solar与Avaada Electro签署1GW太阳能电池供货协议,采购符合印度ALMM清单要求的n型G12R TOPCon半片电池,供货自2026年9月起,合同金额约125亿印度卢比(1.5亿美元)。该订单旨在满足印度DCR(本土制造含量)政策下组件生产的电池供应需求,增强Vikram Solar供应链稳定性。Avaada Electro将于2026年7月正式列入ALMM清单。目前,Vikram Solar正加速垂直一体化布局:其6GW电池工厂已投产,7月组件车间投运,2026年1月完成组件向G12R规格切换,4月全球组件累计出货超10GW;规划至2027财年末实现9GW电池产能,并持续推进硅锭、硅片扩产及9GW高效制造基地建设,预计2027财年第四季度投产。

美国商务部最终对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能进口征收高额关税来源:路透社 发布时间:2026-09-14 08:52:30

美国商务部最终裁定,对来自印度、印度尼西亚和老挝的太阳能电池及组件征收高额反倾销与反补贴关税,认定这些国家生产商存在倾销行为并获得不公平政府补贴。具体税率方面,三国反倾销税率分别为123.04%、94.36%和65.43%;反补贴税率则分别为126.09%、73.2%–173.7%和82.03%–153.67%。该调查由美国太阳能制造与贸易联盟发起,成员包括First Solar、韩华Qcells等本土企业。联盟称此举旨在维护公平竞争环境。下一步,美国国际贸易委员会将于10月14日裁定进口是否对国内产业造成实质性损害;若认定成立,商务部预计11月发布最终征税命令。此案延续了自2012年针对中国太阳能产品启动的长期贸易争端,反映了美国为遏制产能转移、保护本土制造业所采取的持续性贸易措施。(199字)

一太阳能电池组件厂宣布暂缓建设来源:索比光伏网 发布时间:2026-09-03 08:51:52

瑞典光伏企业Midsummer宣布暂缓其位于弗伦的本土太阳能电池工厂建设项目,并放弃已获批的3230万欧元欧盟创新基金补贴。该项目原计划建设一座年产200兆瓦的CIGS铜铟镓硒薄膜电池组件厂,采用公司自主研发的DUO镀膜设备,产品主要面向欧洲市场。暂缓主因是融资受阻:除欧盟资金外,企业未能获得瑞典能源署“Industriklivet”项目预期的投资补助,申请遭驳回。在多重资金缺口压力下,公司被迫中止项目推进。该案例凸显当前欧洲本土光伏制造项目在补贴审批流程与多元化融资渠道方面仍面临显著不确定性,反映出政策落地与产业实践之间存在衔接挑战。(198字)

美国能源部投入1200万美元发展太空光伏技术来源:钙钛矿工厂 发布时间:2026-09-02 09:04:36

美国能源部于8月31日宣布启动一项总额最高1200万美元的空间光伏技术研发资助计划,旨在降低航天用太阳能电池及组件成本、提升美国本土制造能力,并推动原型在空间或近空间环境中完成第三方验证。该计划通过与中介机构TechWerx合作的“空间光伏研发合作伙伴中介协议(PIA)”实施,分两大方向:一是支持高校、国家实验室和企业研发下一代高性能、低成本、高耐用性太空级光伏电池;二是资助高容量制造工艺创新及经第三方验证的组件原型飞行测试。两类项目资助上限分别为150万和200万美元,执行期最长三年。此举呼应日益增长的天基能源需求,服务于国家安全与经济竞争力目标,并为实现持续、稳定的太空供电提供技术支撑。

在周期底部,重建相对竞争力|李东生谈TCL中环未来来源:TCL中环 发布时间:2026-08-31 06:54:18

TCL中环2026半年度投资者交流会亮点:李东生首次亲自主持,直面行业危机,披露三年深度变革成果;聚焦光伏与半导体双赛道,推进一体化布局、BC技术突破及AI赋能;加速海外拓展,锚定全球第一梯队目标。