[发明专利]锂离子电池船拖拉的微晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池船拖拉的微晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站，属于新能源应用技术领域。

背景技术

硅是地球上储量第二大元素，而且无毒、无污染，适合制造太阳能电池的传统硅材料有单晶硅、多晶硅和非晶硅。由于人类长期采用煤炭、石油等化石燃料发电，向空气中排放了大量的二氧化碳、二氧化硫、其他有害气体和颗粒物，造成了空气污染、水污染和土壤污染。人类已经认识到大力发展清洁能源，保护生态环境的重要性，积极开发清洁能源来替换化石能源发电，满足人类社会对供电量的越来越大的需求。经过多年的反复探索，人类认识到太阳能是人类取之不尽、用之不竭的清洁能源，利用太阳能不会产生任何的环境污染，不会引起气候变化，太阳能的使用安全性较强。人们在实践中发现在太阳能的有效利用当中，太阳能光电利用发展快，太阳能光伏发电技术比较成熟。硅是一种制造太阳能电池的理想材料，近十五年来，中国硅太阳能电池的生产已形成较大的规模，2009年硅太阳能电池的产量为3733264千伏安，全年销售为3440587千伏安，年初库存176957千伏安，年末库存468638千伏安，年出口量为190282千伏安，由于光伏内需市场的启动，2010年至2013年中国的硅太阳能电池的产量持续增加。用传统技术加工的硅太阳能电池只能利用可见光，将可见光的光能转换成电能，光电转换效率受到一定程度的制约。

2013年，全世界230个国家和地区的总人口数已经达到71亿人，养活71亿人需要用大量的土地种植粮食。地球上陆地的总面积占地球表面积不到30%,陆地上适合大面积安装太阳能电池、建设太阳能光伏电站的土地资源越来越少，粮食农作物和太阳能电池都需要太阳光的照射，光伏电站发展到一定的规模，在陆地上势必与粮食生产发生争地、争光的矛盾，全国制造太阳能电池的工厂每年要生产出大量的太阳能电池，安装大量的太阳能电池需要大量的土地资源，太阳能光伏电站占用土地的时间长达25年，特别是目前光电转换效率不够高的薄膜太阳能电池安装到光伏电站上，占用的土地面积更大。有些地区提出利用屋顶，在屋面上安装太阳能电池能解决一部分太阳能电池的出路问题，然而更大量的太阳能电池需要更大的安装面积和更广的市场出路。2014年，中国东部地区的一些城市审批建设光伏电站的用地计划抓得更紧了，种植粮食的农田受到越来越严格的农用地保护。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供锂离子电池船拖拉的微晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站。

1968年发现适合制造太阳能电池的新材料微晶硅，用微晶硅新材料可以制成纳米晶硅薄膜，微晶硅中的晶粒平均粒径为20nm到200nm，这与多晶硅中的晶粒平均粒径相比，仅为十万分之一。非晶硅薄膜太阳能电池目前的光电转换效率只有7—8%，微晶硅/非晶硅叠层薄膜太阳能电池比非晶硅薄膜太阳能电池大大提高了光电转换效率，光电转换效率达到10—12%，可使光谱响应从可见光扩展到红外线区域，比晶体硅太阳能电池具有更加宽频的光谱能量吸收效应，微晶硅/非晶硅叠层薄膜太阳能电池在弱光环境或散射光、阴天、多云天气、雨天环境条件下，也能发电。微晶硅太阳能电池品质稳定，耐高温，耐潮湿，适合安装在各种水面漂浮电站上、特别适合安装在热带海洋水面上移动的水面漂浮电站上发电。

大连理工大学材料科学与工程学院；兰州空间技术物理研究所表面工程技术国家级重点实验室；中国科学院沈阳金属研究所致力于微晶硅薄膜的研究。2014年陕西煤业化工集团征集科研项目：在新能源领域太阳能光伏中首先征集轻柔衬底薄膜硅基太阳能电池技术，优先支持轻柔衬底（不锈钢箔或聚酰亚胺薄膜衬底）的非晶硅/微晶硅（纳米硅）叠层薄膜太阳能电池制备技术，要求：小面积（大于1c㎡）稳定效率不低于12%，大面积（大于200c㎡）稳定效率不低于10%。科研院所和高等院校努力提高非晶硅/微晶硅（纳米硅）叠层薄膜太阳能电池的光电转化效率，为早日实现在水面漂浮电站上大面积安装非晶硅/微晶硅（纳米硅）叠层薄膜太阳能电池开辟了道路。