ソーラーパネルのさまざまな材質は何ですか

ソーラーパネルといえば、誰もがよく知っています。 しかし、太陽電池パネルの材料を区別したい場合、異なる材料には依然として大きな違いがあるため、太陽光発電業界に詳しくない人でも必ずしも知らないとは限りません。 ここでは、ソーラーパネルの素材と違いを誰もがより早く理解できるようにするための科学の普及を紹介します。

違いを説明する前に、まず原料であるシリコンの形態について説明します。 シリコンには結晶と非晶質の 2 種類の同素体があります。 結晶シリコンはさらに単結晶シリコンと多結晶シリコンに分けられます。 単結晶シリコンと多結晶シリコンの違いは、主に形成される構造に依存します。 溶けたシリコン単体が凝固すると、シリコン原子がダイヤモンド格子状に配列し、多数の結晶核が形成されます。 この結晶核が結晶面方位の揃った粒子（各粒子の結晶面が均一であり、これらの粒子が平行に結合した状態）に成長すると、単結晶シリコンが形成される。 これらの結晶核が異なる結晶方位を持った粒子に成長すると、不純物や構造欠陥を多く含む多結晶シリコンが形成されます。

したがって、単結晶シリコンと多結晶シリコンは本質的に同じ材料であり、どちらもダイヤモンド格子、硬くて脆い結晶、金属光沢を持ち、電気を通すことができますが、その導電率は金属よりも低く、温度とともに増加します。 これらは半導体の性質を持ち、半導体材料です。 ただし、結晶構造や不純物含有量の違いにより、結晶組織は異なります。 その結果、光の屈折率や電流の伝導も異なります。 以下、具体的な特徴を見ていきましょう。

単結晶シリコン太陽電池は、単結晶シリコンウェーハから製造されます。 単結晶シリコン材料では、シリコン原子が空間内に規則正しく周期的に配置され、長距離の秩序を示します。 この秩序性は、太陽電池の変換効率の向上に役立ちます。 現在、単結晶シリコン太陽電池の変換効率は 14% -17% ですが、最大 24% に達する可能性があります。 生産工程は成熟しており、製品のほとんどは丸みを帯びた長方形で、色は黒色で、表面に模様はありません。 航空宇宙製品やハイテク製品に広く使用されています。 しかし、単結晶シリコン太陽電池の製造プロセスは複雑で時間がかかり、多くのエネルギー消費を必要とし、高いコストがかかります。

多結晶シリコン太陽電池は、多数の単結晶粒子が集合した多結晶シリコン材料から作られています。 単結晶粒子の大きさや結晶方位はそれぞれ異なります。 したがって、結晶構造には欠陥や不純物が存在し、その結果、太陽エネルギー変換効率は約13%～15%となり、最大20%に達することもあります。 製品はほとんどが直角の長方形で、色は青色で、よく見ると表面に氷の花のような模様があります。 多結晶シリコン太陽電池は、単結晶シリコン製品に比べて製造工程が少なく、製造時間が短く、製造コストも比較的低いため、市場においても重要な地位を占めています。

アモルファスシリコン太陽電池、結晶シリコン太陽電池、それだけです。 結晶シリコンを必要としない太陽電池はありますか? このタイプの太陽電池はアモルファスシリコン太陽電池と呼ばれます。 アモルファスシリコン太陽電池は、非常に薄いアモルファスシリコン膜（厚さ約1mm）を使用して製造されるため、シリコン材料の消費量はほとんどありません。 シリコン半導体薄膜は、大きなガラス板上に直接堆積できます。 アモルファスシリコンの製造工程や設備はシンプルで、製造時間が短く、エネルギー消費も少ないため、大量生産に適しています。 しかし、対照的に、アモルファスシリコン太陽電池の変換効率はわずか5%-8%で、最大13%に達し、安定性がわずかに悪く、明らかな欠点があります。