晶硅太阳能电池制备过程中硅渣和金刚石线切割硅废料的回收利用研究进展

随着晶硅太阳能电池的快速发展,晶体硅片的需求大幅增加。晶体硅片在生产制备过程中,大量的硅以硅渣和金刚石线切割硅废料的形式流失。硅渣和金刚石线切割硅废料中硅的回收再循环利用对降低晶硅太阳能电池的成产成本、有效解决晶体硅片短缺以及环境污染等问题具有重要意义。本文通过对从硅渣和金刚石线切割硅废料中回收制备高纯硅的现有工艺和研究进展进行综述,对不同回收工艺的优势、缺陷以及改进措施进行分析,有助于研究人员选择合理的高纯硅回收策略,为晶硅太阳能电池产业的低成本、绿色可持续发展提供参考。

晶硅太阳能光伏组件热斑效应探究

热斑现象是晶硅太阳能组件使用过程中产生的一种普遍现象,其造成的组件热斑效应不仅会影响组件的使用寿命,而且也存在一定的安全风险,还会增加运维成本。从分析产生热斑效应的原因出发,对比研究了整片/半片组件二极管启动条件、遮挡功率输出及分流、产生热斑效应时的温度变化,研究了半片组件遮挡时电流分配等情况。

柔性硅太阳能电池互连材料选择与结构优化设计研究

航天器电力系统和民用光伏电力系统中,太阳能电池组件是重要的组成部分。在极端温度负载时,串联的两个电池之间的互连模块可能会出现焊点连接故障和互连疲劳断裂。因此,本文利用有限元仿真建模技术和理论分析,在高温和低温条件下,对柔性太阳能硅电池的互连件的焊接和结构强度进行优化,并探讨其材料和形状对硅片模块连接性能的影响。

硅太阳能电池板生产含氟废水处理工艺研究

文章主要研究了硅太阳能电池板生产中的含氟废水处理工艺,包括某实际含氟废水处理项目的基本情况、含氟废水处理工艺设计分析、含氟废水处理工艺项目投资与运行情况。希望通过本次分析,可以为硅太阳能电池板生产工艺中的含氟废水处理提供一定参考,以此来满足此类废水的实际处理与排放需求。

高中项目式课程开发与设计——以无机晶硅太阳能电池为例

本文以“素养为本的高中化学微项目情景化课堂教学实践与研究”课题开展研究,通过案例展开讲述如何开发设计兼具专业知识性和生活应用性的高中课程。从项目式学习(PBL)的发展入手,通过研究国外提出的先进理念和其PBL的发展史,联系我国教育改革的实际情况和学生认知发展的水平层次,开发适合我国现阶段教育教学的课程新模式。本文结合高中化学的相关原理知识,遵循提出的课程开发标准规则,即“真人真事”“思路外显”“思路转化”和“产品设计”,通过查阅资料和团队讨论的方式设计了关于太阳能电池的部分任务和项目,并重点描述如何进行课程,如何引导学生思考、解决问题。同时,从案例问题中提炼出一般问题的解决思路,并总结为程序化的问题解决步骤,帮助学生迁移和应用。最后对开发设计的过程进行评价和总结,并对项目式学习本土化的发展提出了展望。

电致发光成像技术在硅太阳能电池隐性缺陷检测中的应用

论述了一种利用硅太阳能电池在一定偏压下的电致发光（Electrolum inescence,EL）成像来检测硅太阳能电池隐性缺陷的方法。硅太阳能电池的EL波长范围为850~1200 nm。正向偏压下的EL光强反映了少数载流子的浓度及其扩散长度,而反向偏压下的EL区和发光强度对应于电池的缺陷区域和缺陷密度。用硅CCD相机对硅太阳能电池的EL快速成像,然后根据EL成像的明暗强度可检测出电池的隐性缺陷。由于内在缺陷处EL强度比外在缺陷处受温度的影响更敏感,所以可利用电池缺陷处EL强度随温度变化的差异来辨别缺陷的类型。

硅太阳能电池输出功率与负载匹配特性

硅太阳能电池输出功率易受外界环境的影响,当负载变化时,其输出功率不能达到最优输出状态。为提高太阳能电池的利用率,实现硅电池输出功率和负载之间最佳匹配,对太阳能电池的输出功率特性进行了测试。试验中,设置一定的温度范围,通过改变负载的大小,测试负载对硅太阳能电池输出功率及其有用功率的影响,并通过Origin软件对试验数据进行拟合处理。结果表明,负载约为1.3 kΩ时,硅太阳能电池输出功率最大;1.5 kΩ左右时,硅太阳能电池输出功率稳定;负载约为1.65 kΩ时,硅太阳能电池的功率因素最大。

硅太阳能电池视觉检测方法研究

硅太阳能电池生产过程中的检测是一个重要的环节,针对硅太阳能电池片的特点,提出了一种基于视觉检测的硅太阳能电池检测方法。通过拟合直线和圆进行外形尺寸的测量,并在此基础上通过计算边缘点到拟合直线或圆弧的距离进行外形破损检测。针对丝印后电池表面纹理结构比较复杂的特点,采用多模板匹配并结合差影的方法进行丝印缺陷检测。实验结果表明:提出的方法具有稳定、可靠和精度高等特点,达到了快速、有效地实现硅太阳能电池缺陷检测的目的。

以晶体硅太阳能电池产业为例的产业生命周期评价初探

面对日益复杂的环境问题和精细化环境管理需求,为了将生命周期评价在产业结构调整、发展方式转变中更好地发挥作用,对在产业层面开展生命周期评价的方法进行了探索研究.产业生命周期评价是在产品生命周期评价的基础上增加了:(1)基于"可拆解可组合"生态设计理念的功能单位和系统边界确定;(2)质量评估和数据整合的数据收集过程;(3)以不确定性分析来验证数据的合理性.选择晶体硅太阳能电池产业进行了产业生命周期评价的案例应用.结果表明:晶体硅太阳能电池产业可分为4个产品单元和11个工艺单元.基于上述产品单元和工艺单元的资源能源投入和污染物排放数据进行收集,在数据质量评估之后通过数据整合形成了产业生命周期数据清单.产业生命周期环境影响主要集中在呼吸系统影响(41.94%)、化石燃料(25.20%)、致癌(14.89%)和气候变化(8.80%)4个环境影响类别;减少环境影响的精准化途径是减少高纯多晶硅、硅片、电池片产品的电耗,组件产品中焊带消耗,硅片产品中的砂浆消耗和组件产品的铝合金边框消耗.蒙特卡洛分析结果显示,高纯多晶硅生命周期评价结果不确定性较高,与数据质量评估的结果较为一致.案例应用结果说明,产品生命周期评价可将生命周期评价从产品层面提升到产业层面,可为国家产业发展提供科学支撑.

硅太阳能电池纹理缺陷检测

为实现硅太阳能电池纹理缺陷检测,提出一种采用方向可变滤波器组并结合Hough变换的检测方法。通过方向可变滤波器提取图像边缘并采用Hough变换确定纹理方向,采用角度与纹理方向一致的方向可变滤波器滤波,实现消除规则直线纹理,保留纹理缺陷特征。对滤波后的纹理缺陷结果图像采用双阈值法,以确定纹理缺陷所在的位置。和Gabor滤波器及小波滤波器的比较实验结果表明:该方法比前两种方法能更有效地进行硅太阳能电池纹理缺陷检测。

一种改进的硅太阳能电池非线性工程数学模型

针对现有硅太阳能电池工程数学模型精度不高的缺点,基于硅太阳能电池的理论数学模型,提出一种改进的硅太阳能电池非线性工程简化数学模型.忽略一些次要因素的影响,仅仅利用硅太阳能电池生产厂商提供的、标准测试条件下的4个电气参数,即短路电流Isc-ref、开路电压Uoc-ref、最大功率点电流Im-ref和最大功率点电压Um-ref.更重要的是,该模型首次考虑在任意光强和温度下的串联电阻参数的影响,以提高精度.进行了太阳能电池输出电气特性试验,并与基于简化模型的仿真对比.结果表明,该模型的误差一般都在6%以内,满足工程应用的精度要求.

Te-Bi玻璃对晶体硅太阳能电池正银电极性能的影响

正银浆料是晶体硅太阳能电池金属化的关键材料,环保型浆料是正银电极的主要发展方向之一。通过正交实验方法,研究了不同配方和组分的Te-Bi玻璃对正银电极性能的影响。用TGA-DSC分析了Te-Bi玻璃和正银浆料的热处理特性,用SEM分析了Ag-Si界面处银微晶的分布和大小,利用隧道电流模型分析了玻璃对正银电极性能的影响规律。结果表明:Te O_2含量45wt%,Bi_2O_3含量36wt%的Z7玻璃,其T_g为379.07℃,对应的正银浆料在612.8℃出现吸热反应,同时发生失重(–0.16%),制作的多晶硅电池效率达到16.87%,电极的附着力达到4.35 N。

晶硅太阳能电池薄膜材料现状及发展趋势

介绍了晶硅太阳能电池薄膜材料的基本组成及其各组分的基本性能,详细分析了EVA胶膜、PET基膜和背板膜的技术特点和市场情况,比较了目前国内外产品在性能上的差异,并分析了光伏薄膜材料今后的发展趋势。

晶硅太阳能在“双碳”经济中的作用与影响

我国的碳排放居世界首位,2020年碳排放量为115亿t。在我国一次能源消费中,化石能源尤其是煤炭仍占据主导地位,2019年消费比例达到57.7%。近年来,虽然我国单位GDP碳排放已明显下降,但仍高于世界平均水平,而多晶硅及晶硅光伏产业是近年来发展起来的清洁能源,有望成为实现“碳中和”目标的重要支撑。2019年中国光伏总发电量2243亿kW·h,占全国总发电量的3.1%,中国发展改革委规划2050年达到39%,发电量6万亿kW·h,减少CO_(2)排放约71亿t,光伏发电将成为碳中和的绝对主力。近年来多晶硅生产能耗及成本大幅降低,单晶硅技术和金刚线切割技术的发展使得物料消耗也大幅下降,预计未来晶硅太阳能发电将在所有发电方式中成本最低,达到0.13元/kW·h,这为光伏发电规划目标的实现提供了保障。

废晶硅太阳能电池资源化分类回收技术研究

晶硅太阳能电池报废后将会产生大量固体废弃物。采用不同浓度盐酸、硝酸和硝酸-氢氟酸混酸分步回收废晶硅太阳能电池中的铝、银和硅,得到了室温下废晶硅太阳能电池资源化回收技术的最佳参数:经20%(体积分数,下同)盐酸反应40min,铝浸出率为99.77%;经35%硝酸反应30 min,银浸出率为99.60%;经40%硝酸-6%氢氟酸混酸反应75 min,硅回收率为85.51%。

高效硅太阳能电池减反射膜系折射率分布

基于多层减反射膜的等效分析原理,结合遗传算法的全局寻优的特性,对硅太阳电池的减反射膜进行了遗传算法优化设计,并对双层减反射膜各层膜折射率的分布对膜系减反射效果的影响进行了进一步的数值分析,得到最优的膜系折射率分布规律,并推广到多层减反射膜。分别设计优化了常规材料和新型纳米材料三层减反射膜,并进行进一步论证,最终发现,高效硅太阳能电池减反射膜系各层膜的折射率分布规律为:下一层膜的折射率要大于上一层膜的折射率。

硅太阳能电池串联电阻的一种估算新方法

硅太阳能电池等效串联电阻会影响其正向伏安特性和短路电流,而对开路电压没有影响,另外串联电阻的增大会使太阳能电池的填充因子和光电转换效率降低。研究计算太阳能电池串联电阻具有重要的实际意义。提出一种估算太阳能电池串联电阻的新方法,利用太阳能电池生产厂商提供的在标准测试条件下的四个技术参数(短路电流Isc,开路电压Voc,最大功率点电流Im和电压Vm)进行计算,同时通过引入相应补偿系数来考虑太阳光强和电池温度变化时对串联电阻的影响。理论估算结果与实验测量结果比较,两者误差在工程应用允许的精度6%以下。

基于光学微结构减小硅太阳能电池的反射

为了在理想的光频范围内扩展硅太阳能电池的低反射特性,设计了一种由方柱形粒子周期排列构成的光学微结构,根据等效介质理论分析了方柱形粒子高度、占空比对反射率的影响。利用所得结论合理选择方柱形粒子的尺寸,使用MEEP仿真软件建立了结构模型并进行了仿真。结果表明:该光学微结构在理想的光频范围内具有超低反射特性。

入射光波长对硅太阳能电池特性的影响

为了提高硅太阳能电池的效率,研究了入射光波长对硅太阳能电池表征参数的影响。实验中采用恒定功率的白炽灯为光源,经过不同的滤光片后得到不同波长的光,测定了在不同波长的入射光照射下硅太阳能电池表征参数的变化。结果表明,随入射光波长的增大,硅太阳能电池的开路电压、短路电流、最大输出功率和填充因子都逐渐增大。实验过程中还发现,在入射光波长436 nm时,硅太阳能电池表面的氮化硅增透膜对硅太阳能电池表征参数产生的影响较大。

硅太阳能电池光谱响应曲线测定研究性实验

采用溴钨灯作为光源,运用光栅单色仪选择不同频率的光照射硅太阳能电池,测得了不同波长光照时的短路电流,通过与入射光强和光子能量相除,获得了硅太阳能电池的相对光谱响应曲线,实验曲线与理论曲线符合得较好.