聚光型太阳能电池

作者:江志宏

聚光型太阳能电池

聚光型太阳能电池是[聚光型太阳能电池(Concentrator Photovoltaic)]+[高聚光镜面菲涅尔透镜(Fresnel Lenes)]+[太阳光追踪器(Sun Tracker)]的组合,其太阳能能量转换效率可达31%~40.7%,虽然转换效率高但是由于向阳时间长,过去用于太空产业,现在搭配太阳光追踪器可用于发电产业,比较不适合用于一般家庭,聚光型太阳能电池主要材料是[砷化镓](GaAs),也就是三五族(III-V)材料,一般硅晶材料只能够吸收太阳光谱中400~1,100nm波长之能量,而聚光型不同于硅晶圆太阳能技术,透过多接面化合物半导体可吸收较宽广之太阳光谱能量,目前以发展出三接面InGaP/GaAs/Ge的聚光型太阳电池可大幅提高转换效率,三接面聚光型太阳电池可吸收300~1900nm波长之能量相对其转换效率可大幅提升,而且聚光型太阳能电池的耐热性比一般晶圆型太阳能电池又来的高。

核研所聚光型太阳能发电系统

聚光型太阳能模块

聚光型太阳能电池

能量转换率比较:
薄膜型太阳能(7%~12%)、晶圆型太阳能(12%~20%)、传统核能电厂(30%)、火力发电(36.8%)、聚光型太阳能(31%~40.7%)、新式核能电厂(42~57%)聚光型太阳能电池可通过使用透镜将光聚集到狭小的面积上来提高发电效率。不过因聚光引起的温度上升会损伤太阳能电池单元及发电系统,因此往往必须要抑制聚光率才可以。聚光型太阳电池假如使用聚光倍率为1000倍的透镜时,单位模块的太阳能电池单元的成本可降至结晶硅类电池单元的1/10左右,而所需的面积仅硅晶圆的1/2.5,另外聚光型太阳能电池必须要在位于透镜焦点附近时才能发挥功能,因此为使模块总是朝向太阳的方位,必须搭配使用太阳追踪系统,此设计虽然可以提高转换效率,但却存在透镜、聚光发热释放槽以及太阳光追踪系统的重量及体积较大..等问题,因此不适于装在日式住宅的屋顶使用。

追日聚光型太阳能电池太阳能

 

太阳能材料对光谱的吸收能力表
 

 

硅(Si)与砷化镓(GaAs)对温度的发电转换效率比较

 

聚光型太阳能电池专有名词整理:

Aluminum Heat Sink

铝制散热板

Ambient Temperature

环境温度

Amorphous

非晶硅

Amorphous silicon,
a-Si

非结晶硅

AM0

太阳光在大气层外的平均照度称为AM0,其功率约1300W/m^2

AM1

太阳光透过大气层后与地表呈90度时的平均照度称为AM1,其功率约925W/m^2

AM1.5

AM1.5用来表示地面的平均照度,是指阳光透过大气层后,与地表呈45°时的光强度,功率约844W/m^2,在国际规范(IEC 891、IEC 904-1)将AM1.5的功率定义为1000W/m^2。

Conduction

热传导

Conduction Band

倒电带

Convection

热对流

CPV

聚光型太阳能(Concentrator Photovoltaic)

CBTL

标准实验室认证机构(Certification Body Testing Laboratory)

Charge Controller

过充放电控制器

Dopant

杂物

Electron Hole Pairs

电子电洞对

Epitaxy

磊晶

Fresnel Lenes

菲涅尔透镜[涅尔镜片是根据法国光物理学家FRESNEL发明的原理采用电镀模具工艺和PE(聚乙烯)材料压制而成。镜片表面刻录了一圈圈由小到大,向外由浅至深的同心圆,从剖面看似锯齿。圆环线多而密感应角度大,焦距远;圆环线刻录的深感应距离远,焦距近。

GaAs

砷化镓

Ge

Germanium Substrates

锗基板

Graphite Board

石墨板

Grid-connected system

并联型发电系统

Heat Pipe Technique

导热管

eated zone

加热区

Hydride

氢化物

Lead acid battery

铅酸电池

Lithium ion battery

锂离子电池

Liquid Phase Epitaxy, LPE

液态磊晶技术

InGaP

磷化镓铟

Ingot

晶锭

Junction Temperature

接面温度

Metal Organic Vapor Phase Epitaxy, MOVPE

金属有机气相磊晶技术

Multijunction Concentrators

多界面太阳能电池

Nanoparticle processing

奈米粒制程

Nickel cadmium battery

镍镉电池

Nickel hydrogen battery

镍氢电池

Natural Convection

自然对流

Off grid-connected system

独立型发电系统

Photocurrent

光生载子

Photovoltaic

太阳光电池

Photovoltaic Diode, PVD

发电二极管

Photovoltaic Module

太阳光电模块

Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD

电浆式化学气相沈积法

Polymer lithium battery

高分子锂电池

Polycrystal silicon

多晶硅

Polymer processing

高分子制程

Radiation

热輻射

Secondary lithium battery

二次锂电池

Single crystal silicon

单晶硅

Silicon processing

硅制程

Solar Cell

太阳能电池芯片

Solar Concentrator Module

聚光型太阳能模块

Substrate

陶瓷基板

Susceptor

基座

Sun Tracker

太阳光追踪器

Thermal Fatigue Life

热疲勞寿命

Thin-film processing

薄膜制程

Transparent conductors

透光导体

Valance Band

价电带

Wafer

晶圆

聚光型太阳能试验规范:
IEC 62108:聚光太阳能接收器和零件之评估标准
IEEE 1513:聚光型太阳能接收部分与模块的合格评定规章

聚光型太阳能产业供应链:
聚光型太阳能晶圆:全新光电、晶元光电、核能研究所、嘉晶电子、瀚昱能源科技、禧通科技、太聚能源、华宇光能、华旭光电、稳懋半导体
聚光型太阳能晶圆封装:海德威电子
聚光型太阳能试验设备:庆声电子
聚光型太阳能模块:亿芳能源、核能研究所、亿光电子、佰鸿工业、东贝光电、立碁光能
聚光型太阳能接收器模块:台达电子、华旭环能

技术数据:

  交流太阳能模组 交流太阳能组&微逆变器
  太阳能模块EVA膜 太阳能模块EVA膜介绍
  太阳能电池常见问题 太阳能电池试验常见问题
  聚光型太阳能 聚光型太阳能
  太阳能开路测试系统 太阳能开路测试系统
  太阳能测试条件 提供太阳能产业各项相关产品之试验条件参考
  太阳能试验规范列表 提供太阳能产业相关国际规范列表
  太阳能专有名词整理 提供专有名词之整理及解释
  薄膜太阳能电池 薄膜太阳能电池介紹
  IEC61215 IEC61215太阳能模块可靠度试验
  IEEE1513 IEEE1513温度循环试验&湿冷冻试验&湿热试验
  UL1703 UL1703平板型太阳能组件安全认证标准
  IEC61646 IEC61646薄膜太阳光电模块测试标准
  IEC61730 IEC61730太阳能电池系统安全鉴定-结构与测试要求
  IEC62108 IEC62108聚光太阳能接收器和零件之评估标准
  太阳能试验项目比较表 太阳能电池可靠度试验项目比较
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