铜铟镓硒太阳能电池(GIGS )在光伏建筑一体化(BIPV)的应用

来源:09年会论文集作者: 黎威林日期:2009-4-21 　页面功能【字体：大中小】【打印】【关闭】【评论】

摘要：本文介绍了光伏建筑一体化(BIPV)最新的发展和未来的前景，重点介绍铜锢稼硒太阳能电池的最新发展状况。
关键词：光伏建筑一体化Binding Integrated Photovoltaica ( BIPV) ;光电幕墙photoelectrieity curtain wall;晶体硅电池crystal silicon cell;非晶硅电池amorphous silicon cell

　　1.前言
　　光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。因为阳光普照大地，光伏发电较少受地域限制;光伏系统还具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点，因而得到了广泛的应用。(如图1.1-1.4）

　　2.太阳能电池板种类介绍
　　自从1954年第一块光伏电池问世以来，太阳光伏发电取得了长足的进步，但比计算机和光纤通讯的发展要慢得多。因为人们对信息的追求特别强烈，而常规能源还能满足人类对能源的需求。1973年的石油危机和90年代的环境污染问题大大促进了太阳光伏发电的发展。在21世纪的今天，随着科技的飞速进步，太阳光伏发电呈多极化发展，相互之间也逐渐进人良性竞争循环。目前太阳能电池主要分两大类:晶圆型和薄膜型。晶圆型主要有单晶硅、多晶硅、GaAs，(CIS.CIGS)薄膜型主要有非晶硅(a-Si)、微晶硅下面是各种太阳能电池的转换率比较〔图2.1，2.2):

　　3.铜铟镓硒(GIGS )一太阳能电池的第三次技术革命
　　在30多年前，因为晶体硅太阳能电池的出现，有了太阳能电池的第一次技术革命。从发明至今，晶体硅一直作为光伏发电市场的主导者，虽然目前在航天、通讯及微功耗电子产品领域中已占据了不可替代的位置，但作为社会整体能源结构的组成部分所占比例尚不足1%。
　　尽管技术工艺上不断改进，但晶体硅电池的内在缺点—原材料成本高，资金效率低始终无法解决。由于硅不能强有力地吸收光能，所以制造晶体硅太阳能电池需要大量的半导体材料，而且晶片容易碎。所以晶体硅电池的生产加工工艺一直都无法适应大规模的工厂化生产。
　　在10多年前，随着第一个商用“薄膜”太阳能电池诞生，标志着太阳能第二次技术革命的到来。它采用了新型的无硅半导体材料，降低了太阳能电池的材料成本，而且此类电池的吸收体(半导体)厚度比硅晶片电池更薄。
　　然而，太阳能第二次技术革命不能彻底改变太阳能电池总体成本高，资金效率低的状况。薄膜沉积技术的真空限制导致处理成本过高。因此，利用真空薄膜沉积技术生产的太阳能电池始终无法替代晶体硅电池。
　　自20世纪90年代中后期以来，薄膜型太阳能电池呈多极化发展，其中的CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池由于材料有近似最佳的光学能隙(E_g)、吸收率高(10⁵/cm)、杭辐射能力强和长期的稳定性等特点，被国际上称为最有希望获得大规模应用的太阳能电池之一。近年来，CIGS技术取得了长足的发展。先是CIGS电池实验室转换效率再创新高，美国再生能源实验室(NREL)2008年3月28日公布其GIGS电池的实验室转换效率再度刷新其原先缔造的19.5%的历史纪录，达到19.9%，使得GIGS电池的转换效率进一步逼近多晶硅电池的20.3%。同时CIGS的制备方法也不断的成熟。GIGS太阳电池的结构主要包括GIGS薄膜、缓冲层US薄膜、窗口层ZnO和ZnO:Al薄膜(见图3.1)，其核心是作为吸收层的GIGS薄膜。GIGS薄膜的制备以往有两种技术路线，即共蒸发法和溅射后硒化法。共蒸发法特点是薄膜质量好，容易实现元素的梯度分布，电池转换效率高，但是该方法对设备要求严格，蒸发过程不容易控制，大面积均匀性与连续化生产难度很大。溅射后硒化法是先按照元素比例溅射沉积金属预制层，在Se气氛中硒化反应形成铜铟硒(简称CIS)或铜铟镓硒(简称CIGS)化合物半导体薄o虽然目前a射后硒化法制备的电池转换效率低于共蒸发法，但它是相对较容易实现大规模工亚化生产的技术途径，该方法制备的大面积GIGS薄膜均匀性好，设备和工艺比较容易实现。溅射后硒化法工业化一般使用固态硒颗粒为硒源，其有效避免了采用硒化氢(H2Se)为硒源产生的H2Se气体剧毒，易燃易爆，安全性不好，价格昂贵.运输储存困难等缺点。

　　2008年，CIGS薄膜太阳能电池出现沉积新方法，它使用了纳米颗粒油墨，运用简单的印刷方法来制备CIGS薄膜太阳能电池，此种制备方法目前能生产出转换效率接近14%的薄膜。该工艺避免了需采用高真空腔室以及基于高真空的沉积技术。它的出现，代表着太阳能第三次技术革命的到来。
　　太阳能第三次技术革命继承了第二次技术革命的优点，而且从根本上进行变革，它通过粒子墨水、半导体印刷、导电底层、roll－to－roll加工、低成本的上电极、成型电他装配、大电流面板这七项基本技术革新来使太阳能电池板和太阳能体系的成本大大减少，而且年产能力已达1GW.
　　4.光伏建筑一体（BIPV)

　　以太阳能电池板为建筑材料，进行建筑物外观构造设计，达到建筑与发电之双重功能，称为BIPV,从零四年以来，BIPV这个词越来越多的出现在幕墙行业中，有人也称其为“光伏建筑一体化”。目前很多幕墙公司只是简单把光电他板块取代原来的玻璃板块，或者将其作为独立的体系安装在幕墙之外，其实都不能完全体现BIPV的真正含义。
　　BIPV需要的是建筑的总体规划设计，在建筑规划的时候就要考虑环境，需求等一系列间题。BIPV经常面临的间题有:
　　(1)繁华市区大楼林立拥挤，彼此是否遮蔽了阳光的照射量
　　(2)建筑物坐落的纬度、方位，以及环境干扰因素
　　(3)与建筑物结合一体，除需互相迁就外，设计与施工均较复杂，技术要求度很高。
　　(4)价格仍相当昂贵。　　(5)晶体硅模板背部因通风较差，温度可能上升至Sa1C或更高，导致发电效率降低10%以上。
　　(6)大部分采取垂直设置，将减少约40%的发电量。
　　(7)当阴影遮蔽一片模组的一部分时，将减少整片模组及其他串联模组的发电量。这些问题需要在做BIPV前仔细的研究，看建筑物是否适合，不能勉强。
　　建筑在做BIPV规划的时候，一般需要考虑:
　　(1)与当地环境、入文、景观等地方风貌需能互相搭配结合。
　　(2)安全固定性
　　(3)发电性(主要功能)—使生活与用电密切结合
　　(4》建筑艺术与创意设计
　　(5)节能考虑—通风、排气、散热、采光、透光
　　(6)功能考虑—照明、抽水、空调
　　目前BIPV一般常用的建筑部位有屋顶、风雨棚、立面幕墙、大型遮阳百叶等位置，每种位置者隋它自身的特点。
　　屋顶—对于建筑物的外观影响最少的一种BIPV方法
　　传统屋顶一般均为深色不透明材料，太阳能电池板能够很好的和屋顶结合。即使是现代很多建筑采用的直立锁边屋面板系统，只要BIPV配置合理，也会有很好的效果。最常用的屋顶BIPV形式是玻璃采光顶。一般会把光电板加工到玻璃里面，然后通过申联并联将面板最终连接到逆变器。以下是采光顶光电板的一般节点做法:
德国莱比锡尼古拉教堂，作为德国一座古老的教堂，教主提出“保护造物，使用阳光发电”的信念，正式这个与自然和解的愿望，当时遭到了多方面的反对与质疑，在一连串的努力与沟通后，在教区主教、执事与联邦政府古迹保护委员会的允诺下，这项将太阳能发电结合在历史性建筑物上的跨领域计划才得以贯彻执行。最后将原来的40平米斜屋顶全部换成深色太阳能光电板，并网发电，既保留了原建筑的整体风格，又宣示了教主的信念。他的成就不仅在于发电的多寡，更在于教区、教堂执事在尊重历史建筑、在保护造物、在与大自然和解上，所愿意付出的努力与沟通。

　　其他著名教堂BIPV简介:
　　(1)斯图加圣禾维西教堂—拥有最大的屋顶面积420平米，在教堂的南面屋顶，整片覆以薄膜晶片模组。
　　(2)德东文化古都德瑞斯登—在教区与古迹保护局的折冲下，采用厂商特别制造的“整合于建筑形式内的模组”，让历史建筑披上太阳光电外衣。其中，圣安东尼教堂装置3.45kWP，在2002年获得德国"21世纪议程之表扬。
　　风雨棚—广泛应用于铁路站房建设
　　风雨棚作为铁路站房建设的一部分，使用BIPV有以下优势:
　　(1)覆盖面积大，而且拥有最理想的太阳辐射角
　　(2)外观形状单一规整，方便太阳能板的自由布设
　　(3)逆变器布设也非常自由，既可以使用集中式方便控制，又可以使用分散式减少损耗
　　(4)由于风雨棚的开放式构造，使日后的维护和检修非常方便
　　风雨棚BIPV的一般节点细部构造:(图4.5)
　　以下是国内一些站房工程的介绍:
　　青岛火车站站房改造工程—其中太阳能发电系统作为整个改造计划的一部分，充分

　　第十三条国家鼓励和支持可再生能源并网发电。
　　第十四条电网企业应当与依法取币别于政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量，并为可再生能源发电提供上网服务。
　　第十七条国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统。

下一篇：专家谈幕墙设计

[本文共有 2 页，当前是第 1 页] [1] [2]

中国幕墙网热点导读

www.alwindoor.com

经济危机下的幕墙行业现状调查　近来受经济危机影响多家知名企业采取了裁员的措施以缓解压力,一时风声鹤唳，人人自危。从事幕墙相关行业的你现在还好吗？　　热点专题——直面央视火灾“探寻建筑防火之道”最近幕墙工地和已建成的幕墙工程火灾频发，已引起大家的严重关切　　 2009年全国铝门窗幕墙行业年会——专题：人潮涌动09年3月18日广州锦汉又迎来了一年一届的全国铝门窗幕墙行业年会。　　当前国际金融危机的背景下中国有机硅工业如何发展——代表性的企业的负责人发表看法，供您参考。
	中国幕墙网幕墙专区

相关新闻：

09-4-21

09-4-21

09-4-20

09-4-20

09-4-17

09-4-17

09-4-17

09-4-17

金浦幕墙门窗公司是一九九三年成立的沪港合资企业，属于国内较早从事建筑幕墙设计、制作、安装的专业公司之一。第一批获得了国家建设部颁发的建筑幕墙施工壹级资质证书和设计专项资质证书。建立并取得了ISO9001全面质量管理体系。　　有专业的各种幕墙、铝合金门窗、隔热型...

联系电话：86- 62597630

青岛立兴杨氏门窗配件有限公司

　　青岛立兴杨氏门窗配件有限公司，与深圳市立兴杨氏门窗配件有限公司、香港立兴（杨氏）制品厂有限公司同是香港立兴杨氏集团同系公司，青岛公司专门负责立兴系列产品在中国的生产和营销。本公司专门设计、生产、销售铝合金门窗、隔热断桥料门窗、玻璃幕墙上使用的五金配件，如平开门...

联系电话：0532-89083999转150

上海杰思工程实业有限公司

　　上海杰思工程实业有限公司具有建筑幕墙工程专业承包一级资质、建筑幕墙工程设计专项甲级资质、金属门窗工程专业承包一级资质、建筑装修装饰工程专业承包二级等综合资质的企业。作为一家新型的专业化企业，杰思公司在资产占有、资金流量、设计力量、生产能力和质量保证体系等综合实力诸方面均已...

联系电话：021-63877128

广东伟业铝厂有限公司

　　一九九二年广东伟业铝厂有限公司，在中国铝材第一镇南海大沥成立，其下属企业有江苏伟业铝材有限公司、伟华不锈钢公司。伟业自成立始终坚持“科技兴伟业，质量创名牌”的质量方针，经过十多年的发展，靠着过硬的产品质量和不断积聚的品牌声誉，已成为享誉国内外的大型铝材生产企业之一。特别是...

联系电话：0757-85592919

四川麦克威科技有限公司

　　四川麦克威科技有限公司是中国境内首家研发、生产、销售房屋通风设备及高效防腐涂层紧固系统产品的高科技公司。公司立足于中国西部，面向全球，凭借全球领先的高新技术，致力于建筑通风领域及建筑紧固系统的技术创新与产品推广应用。　　随着国内经济的蓬勃发展，四川麦克威科技有限公司引...

联系电话：028-87683644

YKK（中国）投资有限公司上海..

YKK AP(Architecture Product)是日本YKK集团中负责建筑材料事业的集团性公司。她正在以日本、亚洲等地区为主包括美国、巴西等地区在内的范围内展开全球性规模的事业。她拥有精确的商品开发能力和独一无二的一条龙生产体制，支撑着让世界可以信...

联系电话：021-3368-6611-3803

深圳南玻幕墙工程有限公司

深圳南玻幕墙工程有限公司（前身为深圳南威建筑装饰工程有限公司）成立于1993年4月，是隶属南玻集团股分有限公司的一家中外合资企业。专业从事建筑玻璃幕墙、铝板幕墙、石材幕墙、大中型全玻璃幕墙和采光天棚、高档建筑门窗以及各类玻璃装饰工程设计、加工制作和安装、施工的专业公司...

联系电话：0755-26826100

深圳市宝安区石岩伟泰装饰材料厂

深圳市宝安区石岩伟泰装饰材料厂是一家专业生产“伟泰”牌幕墙铝单板、金属异型天花板、铝质天花板、条型扣板、格栅、挂片天花、吸音板、铝合金龙骨、T、U型烤漆龙骨、轻钢龙骨、天花吊件、各种铝合金风咀等系列产品的大型工厂。 “伟泰”牌装饰制品采用先进的产品成...

联系电话：86-0755-27667118

版权申明：

本网站所有文章版权，归中国幕墙网和作者所共有，未经允许请勿转载。

转载要求：

转载的图片、文件，链接请不要盗链到本站，且不准打上各自站点的水印，亦不能抹去本站水印。

隐私条款：

除非特别声明，否则文章所体现的任何观点并不代表中国幕墙网。