家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用

張鑫

摘要：本文主要對家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用進(jìn)行了研究。文章在對鈣鈦礦太陽能電池和家用光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行分析概述的基礎(chǔ)上，積極探討分析了家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：家用光伏發(fā)電系統(tǒng);鈣鈦礦太陽能電池;應(yīng)用

一、鈣鈦礦太陽能電池的概述

就整個(gè)鈣鈦礦太陽能電池的機(jī)構(gòu)而言，鈣鈦礦材料僅僅是應(yīng)用于太陽能電池的吸收層和活性層，然后才和其它種類的功能材料進(jìn)行結(jié)合，從而共同組成太陽能電池板。盡管過去很長一段時(shí)間以來，由于鈣鈦礦太陽能電池有關(guān)的技術(shù)水平不高，導(dǎo)致其光電轉(zhuǎn)化率始終無法得到保障。然而這幾年，由于該行業(yè)內(nèi)很多專業(yè)人士的共同努力，不斷改良太陽能電池的材料合成及有關(guān)技術(shù)，目前鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)有了非常明顯地提升，同時(shí)由于它不僅便宜、穩(wěn)定、高效，而且非常方便制造，所以說在今后肯定會(huì)廣泛應(yīng)用于千家萬戶。

二、家用光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

可以被太陽光長時(shí)間直射的地方都是安放家用光伏發(fā)電系統(tǒng)的位置。家用光伏發(fā)電系統(tǒng)雖然沒有并入國家電網(wǎng)，然而卻能夠?qū)φ麄€(gè)家庭的用電需求進(jìn)行滿足。就大結(jié)構(gòu)來看，家用光伏發(fā)電系統(tǒng)基本上是由太陽能電池板、控制器、逆變器、蓄電池等組成的。系統(tǒng)所占據(jù)的空間并不大，而且安裝起來也相對方便，具有比較長的使用壽命，具體使用的時(shí)候也幾乎不會(huì)對周邊環(huán)境造成污染或者干擾，應(yīng)該講屬于清潔能源。

（二）太陽能電池板

就當(dāng)前的實(shí)際情況來看，晶硅太陽能電池板在家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用相對普遍，但是晶硅太陽能電池板的的使用成本較高。因此，近幾年鈣鈦礦太陽能電池板開始出現(xiàn)并完善，同時(shí)也得到了一些應(yīng)用。

（三）控制器

家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中的控制器主要是由顯示器、處理器和各個(gè)種類的電子元器件等構(gòu)成的。當(dāng)太陽能無法充足供應(yīng)，太陽能電池板所產(chǎn)生的電能無法滿足整個(gè)家庭的實(shí)際需求的時(shí)候，控制器便對蓄電池進(jìn)行控制，讓其對逆變器放電。由于蓄電池的具體工作狀況和使用壽命會(huì)在很大程度上決定于控制器的實(shí)際質(zhì)量，因此在選擇控制器的時(shí)候務(wù)必應(yīng)該高度重視其實(shí)際作用的發(fā)揮。

（四）逆變器

逆變器在家用光伏發(fā)電系統(tǒng)里面的作用，主要是把太陽能電池板和蓄電池所提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榧彝ダ锩嫠?jīng)常使用的交流電，從而確保家用光伏發(fā)電系統(tǒng)可以滿足廣大家庭用戶的實(shí)際電力需求，所以說逆變器也是非常重要的組成部件之一。

（五）蓄電池

通常在家用光伏發(fā)電系統(tǒng)里面，蓄電池是需要和太陽能電池板配套使用的。太陽能電池板主要是對太陽能進(jìn)行接收，同時(shí)把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。蓄電池通常是在太陽能電池板發(fā)電量非常充足的時(shí)候儲(chǔ)存相應(yīng)的電能，但是當(dāng)太陽能電池板發(fā)電量相對不足的時(shí)候，蓄電池便會(huì)發(fā)揮電能供應(yīng)補(bǔ)足的實(shí)際作用。

三、家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用

盡管在當(dāng)前的家用光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)得到了一定程度的應(yīng)用，但是由于鈣鈦礦太陽能電池的技術(shù)還不夠成熟，實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中還存在很多問題和不足。相信，伴隨著越來越多的專家學(xué)者開始研究鈣鈦礦太陽能電池，這些問題和不足必將會(huì)得到較為妥善地解決，但是就目前來看，這些問題和不足肯定會(huì)影響、阻礙鈣鈦礦太陽能電池在家用光伏發(fā)電系統(tǒng)里面普及和應(yīng)用。這些問題和不足主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：第一，鈣鈦礦太陽能電池的有毒性。目前制造鈣鈦礦太陽能電池的材料里面，通常會(huì)包含鉛這樣的有毒金屬，這就意味著目前的絕大多數(shù)鈣鈦礦太陽能電池都有毒性。盡管和其它類型包含砷、鎘等有毒金屬的電池相比，鈣鈦礦太陽能電池的毒性不是很大。另外，鈣鈦礦太陽能電池一般作為用來發(fā)電的太陽能電池，大部分時(shí)候它所含有的毒性對廣大百姓家庭的日常生活產(chǎn)生的影響不是很大，然而鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用卻會(huì)給周邊的環(huán)境帶來十分嚴(yán)重的重金屬污染。針對此種問題，諸多專家學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)反復(fù)研究各種材料，希望可以在找到相關(guān)替代材料之前繼續(xù)保證鈣鈦礦太陽能電池地正常應(yīng)用，該項(xiàng)工作目前已經(jīng)有了一些進(jìn)展。前一段時(shí)間，在美國某所高等院校內(nèi)，利用Sn金屬去替代毒性金屬的新型的鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)出現(xiàn)，能夠?qū)鹘y(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池里面的有毒物質(zhì)有效去除。第二，器件的穩(wěn)定性。盡管當(dāng)前的鈣鈦礦太陽能電池開始使用固態(tài)的有機(jī)空穴傳輸材料，如此一來不但能夠極大地提高電池的穩(wěn)定性，還能夠促使電池的整個(gè)生產(chǎn)工藝得到一定程度地簡化，大大降低電池的生產(chǎn)制造成本。但是鈣鈦礦太陽能電池的使用壽命不是很長，最長也不會(huì)超過1000個(gè)小時(shí)，但是傳統(tǒng)太陽能電池一般會(huì)有25年的使用壽命。因此在此方面還需要各位專家學(xué)者深入開展相關(guān)研究，從而加快其普及應(yīng)用的速度。第三，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的難度比較大。如果想要實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池地產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，就應(yīng)該確保在生產(chǎn)和制造的時(shí)候能夠連續(xù)獲得非常多的大面積鈣鈦礦薄膜，同時(shí)還應(yīng)該確保在組裝生產(chǎn)整個(gè)太陽能電池的時(shí)候不可以暗箱操作。但是實(shí)際的情況是，目前制備鈣鈦礦太陽能電池較為廣泛使用的方法是旋涂法，該方法通常僅僅是可以在實(shí)驗(yàn)室中使用，開展連續(xù)、大面積地生產(chǎn)鈣鈦礦薄膜具有很大的難度，還有就是鈣鈦礦薄膜的平整均勻度在生產(chǎn)的時(shí)候也沒有辦法全面得到保障，在以后的研究工作中應(yīng)該對此問題應(yīng)該不斷加以研究和解決。以上三個(gè)問題應(yīng)該是當(dāng)前鈣鈦礦太陽能電池在家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)全面、深入應(yīng)用的阻礙和障礙，只有以上三個(gè)問題都能夠得到妥善、有效的解決，鈣鈦礦太陽能電池才可以像晶硅太陽能電池一樣全面、深入地應(yīng)用于家用光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中。但是由于全社會(huì)科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和持續(xù)進(jìn)步，相信在今后不長的時(shí)間內(nèi)，家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中鈣鈦礦太陽能電池的廣泛普及應(yīng)用，肯定會(huì)全方位得以實(shí)現(xiàn)，而且相較于晶硅太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池具有更加低廉的成本，其應(yīng)用肯定會(huì)得到社會(huì)大眾的認(rèn)可和歡迎。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉云燕，趙棟，魏功祥，孫艷.無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽電池的研究進(jìn)展[J].半導(dǎo)體技術(shù).2016年09期

[2]路凱.鈣鈦礦薄膜太陽能電池在家用光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子測量技術(shù).2017年07期

[3]馬勇剛，謝建，李自應(yīng)，張躍，曾麗琴.戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].中國建設(shè)動(dòng)態(tài)（陽光能源）.2007年02期