Was sind die verschiedenen Materialien von Solarmodulen?

Wenn es um Solarmodule geht, kennt sie jeder. Wenn Sie jedoch die Materialien von Solarmodulen unterscheiden möchten, müssen diejenigen, die mit der Photovoltaikbranche nicht vertraut sind, dies nicht unbedingt wissen, da es immer noch erhebliche Unterschiede zwischen verschiedenen Materialien gibt. Hier ist eine wissenschaftliche Popularisierung, die jedem helfen soll, die Materialien und Unterschiede von Solarmodulen schneller zu verstehen.

Bevor ich auf die Unterschiede eingehe, möchte ich zunächst die Morphologie von Silizium als Rohstoff erläutern. Silizium hat zwei Arten von Allotropen: kristallin und amorph. Kristallines Silizium wird weiter in monokristallines Silizium und polykristallines Silizium unterteilt. Der Unterschied zwischen monokristallinem Silizium und polykristallinem Silizium hängt hauptsächlich von der gebildeten Struktur ab. Wenn geschmolzenes elementares Silizium erstarrt, ordnen sich Siliziumatome in Form eines Diamantgitters an und bilden viele Kristallkeime. Wenn diese Kristallkeime zu Körnern mit der gleichen Kristallebenenorientierung wachsen (d. h. jedes Korn hat eine einheitliche Kristallebene und diese Körner sind parallel und verbunden), entsteht monokristallines Silizium. Wenn diese Kristallkeime zu Körnern mit unterschiedlicher Kristallorientierung heranwachsen, entsteht polykristallines Silizium, das viele Verunreinigungen und Strukturfehler enthält.

Daher handelt es sich bei monokristallinem Silizium und polykristallinem Silizium im Wesentlichen um dasselbe Material. Beide verfügen über ein Diamantgitter, harte und spröde Kristalle sowie metallischen Glanz und können Elektrizität leiten. Ihre Leitfähigkeit ist jedoch geringer als die von Metallen und steigt mit der Temperatur. Sie haben Halbleitereigenschaften und sind Halbleitermaterialien. Aufgrund der unterschiedlichen Kristallstruktur und des Verunreinigungsgehalts ist die Kristalltextur jedoch unterschiedlich. Dadurch unterscheiden sich auch der Brechungsindex von Licht und die Stromleitung. Werfen wir einen Blick auf die spezifischen Funktionen unten.

Monokristalline Siliziumsolarzellen werden aus monokristallinen Siliziumwafern hergestellt. In monokristallinen Siliziummaterialien sind Siliziumatome geordnet periodisch im Raum angeordnet und weisen eine Fernordnung auf. Diese Ordnung ist vorteilhaft für die Verbesserung der Umwandlungseffizienz von Solarzellen. Derzeit liegt der Umwandlungswirkungsgrad monokristalliner Siliziumsolarzellen bei 14 % -17 % und kann bis zu 24 % erreichen. Der Produktionsprozess ist ausgereift und die Produkte sind größtenteils abgerundet, rechteckig, schwarz und weisen keine Muster auf der Oberfläche auf. Sie werden häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie in High-Tech-Produkten eingesetzt. Allerdings ist der Herstellungsprozess monokristalliner Silizium-Solarzellen komplex, zeitaufwändig, erfordert einen hohen Energieverbrauch und verursacht hohe Kosten.

Solarzellen aus polykristallinem Silizium bestehen aus polykristallinen Siliziummaterialien, bei denen es sich um Aggregate aus vielen einzelnen Kristallpartikeln handelt. Die Größe und Kristallorientierung jedes einzelnen Kristallpartikels unterscheidet sich voneinander. Daher gibt es Defekte und Verunreinigungen in der Kristallstruktur, was zu einem Wirkungsgrad der Solarenergieumwandlung von etwa 13 % bis 15 % führt, der bis zu 20 % erreichen kann. Bei den Produkten handelt es sich meist um rechtwinklige Rechtecke, die eine blaue Farbe haben und bei näherer Betrachtung eisblumenartige Muster auf der Oberfläche aufweisen. Solarzellen aus polykristallinem Silizium erfordern im Vergleich zu monokristallinen Siliziumprodukten weniger Produktionsprozesse, kürzere Produktionszeiten und relativ geringere Herstellungskosten und nehmen daher ebenfalls eine wichtige Marktposition ein.

Amorphe Silizium-Solarzellen, kristalline Silizium-Solarzellen, das ist alles. Haben Sie Solarzellen, die kein kristallines Silizium benötigen? Diese Art von Solarzelle wird als Solarzelle aus amorphem Silizium bezeichnet. Solarzellen aus amorphem Silizium werden aus einem sehr dünnen amorphen Siliziumfilm (ca. 1 mm dick) hergestellt, der sehr wenig Siliziummaterial verbraucht. Dünnfilme aus Siliziumhalbleitern können direkt auf großen Glasplatten abgeschieden werden. Das Verfahren und die Ausrüstung zur Herstellung von amorphem Silizium sind einfach, mit kurzer Herstellungszeit und geringem Energieverbrauch, sodass es für die Massenproduktion geeignet ist. Im Gegensatz dazu beträgt der Umwandlungswirkungsgrad von Solarzellen aus amorphem Silizium jedoch nur 5 % -8 % und erreicht bis zu 13 %, mit etwas schlechter Stabilität und offensichtlichen Nachteilen.