單個太陽能電池不能直接用于供電。電池必須串聯(lián),并聯(lián)并緊密封裝成元件。太陽能電池組件是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的核心部分,也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分。它的功能是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能,或儲存在蓄電池中,或驅(qū)動負載。
對于正負電荷,由于PN結(jié)正負電荷分離,可以產(chǎn)生一個外部電流場,從晶體硅電池的底端流向電池的頂部。這就是“光伏效應”。當負載連接到太陽能電池兩個表面的頂部和底部時,電流就會流過負載,太陽能電池就會產(chǎn)生電流;太陽能電池吸收的光子越多,電流就越大。光子的能量由波長決定。光子在基本能量以下不能產(chǎn)生自由電子。一個光子高于基本能量的能量只會產(chǎn)生一個自由電子。多余的能量會使電池發(fā)熱。能量損失的影響會降低太陽能電池的效率。
到了2030年,中國廢棄的光伏組件可以產(chǎn)生145萬噸碳鋼、110萬噸玻璃、54萬噸塑料、26萬噸鋁、17萬噸銅、5萬噸硅和550噸銀。歐洲有成熟的光伏回收監(jiān)管體系,世界其他地方尚缺乏規(guī)定來強制光伏組件的回收。在自家屋頂裝上光伏組件,享用太陽能發(fā)電已越來越流行,太陽能發(fā)電板(Solar panel)是通過吸收太陽光,將太陽輻射能通過光電效應或者光化學效應直接或間接轉(zhuǎn)換成電能的裝置,大部分太陽能電池板的主要材料為“硅”,但因制作成本較大,以至于它普遍地使用還有一定的局限。
相對于普通電池和可循環(huán)充電電池來說,太陽能電池屬于更節(jié)能環(huán)保的綠色產(chǎn)品。
材料分類
當前,晶體硅材料(包括多晶硅和單晶硅)是主要的光伏材料,其市場占有率在90%以上,而且在今后相當長的一段時期也依然是太陽能電池的主流材料。
多晶硅材料的生產(chǎn)技術(shù)長期以來掌握在美、日、德等3個國家7個公司的10家工廠手中,形成技術(shù)封鎖、市場壟斷的狀況。
多晶硅的需求主要來自于半導體和太陽能電池。按純度要求不同,分為電子級和太陽能級。
其中,用于電子級多晶硅占55%左右,太陽能級多晶硅占45%,隨著光伏產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,太陽能電池對多晶硅需求量的增長速度高于半導體多晶硅的發(fā)展,預計到2008年太陽能多晶硅的需求量將超過電子級多晶硅。
太陽電池是一種對光有響應并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種,如:單晶硅,多晶硅, 非晶硅,砷化鎵,硒銦銅等。
它們的發(fā)電原理基本相同,現(xiàn)以晶體硅為例描述光發(fā)電過程。 P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅,形成P-N結(jié)。
當光線照射太陽電池表面時,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量傳遞給了硅原子,使電子發(fā)生了躍遷,成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差。
當外部接通電路時,在該電壓的作用下,將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的實質(zhì)是:光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。
組件回收需要對組件進行拆分,將鋁邊框、玻璃和接線盒部分去除,得到硅晶片。有效的完整硅晶片回收方法有“無機酸溶解法”和“熱處理法”。其中,后者又分為“固定容器熱處理法”和“流化床反應器熱處理法”。
組件回收無機酸溶解法:用硝酸和過氧化氮混合酸,在一定的溫度條件下,經(jīng)過一段時間將EVA溶解掉,與玻璃分類。此法可保持晶硅片的完整,但需要進一步對硅晶片進行處理。
組件回收固定容器熱處理法:將光伏組件放入焚燒爐中,設(shè)置反應溫度600℃進行焚燒。焚燒完成后,將電池、玻璃和邊框等手工分離。回收的各類材料進入相應的回收程序,塑料類的材料完全焚燒。