锂电池原理

锂电池原理 锂离子电池的正极材料通常有锂的活性化合物组成，负极则是特殊分子结构的碳．常见的正极材料主要成分为 LiCoO2 ，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中．放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合．锂离子的移动产生了电流． 化学反应原理虽然很简单，然而在实际的工业生产中，需要考虑的实际问题要多得多：正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性，负极的材料需要在分子结构级去 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 以容纳更多的锂离子；填充在正负极之间的电解液，除了保持稳定，还需要具有良好导电性，减小电池内阻． 虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应，记忆效应的原理是结晶化，在锂电池中几乎不会产生这种反应．但是，锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降，其原因是复杂而多样的．主要是正负极材料本身的变化，从分子层面来看，正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞；从化学角度来看，是正负极材料活性钝化，出现副反应生成稳定的其他化合物．物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况，总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目． 过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，可以直观的理解，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来．这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因． 不适合的温度，将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物，所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂．在电池升温到一定的情况下，复合膜膜孔闭合或电解质变性，电池内阻增大直到断路，电池不再升温，确保电池充电温度正常． 而深充放能提升锂离子电池的实际容量吗？专家明确地告诉我，这是没有意义的．他们甚至说，所谓使用前三次全充放的“激活”也同样没有什么必要．然而为什么很多人深充放以后 Battery Information 里标示容量会发生改变呢 ? 后面将会提到． 锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片．其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、温度、ID 、充电状态、放电次数等数值．这些数值在使用中会逐渐变化．我个人认为，使用说明中的“使用一个月左右应该全充放一次”的做法主要的作用应该就是修正这些寄存器里不当的值，使得电池的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况． 充电控制芯片主要控制电池的充电过程．锂离子电池的充电过程分为两个阶段，恒流快充阶段（电池指示灯呈黄色时）和恒压电流递减阶段 ( 电池指示灯呈绿色闪烁．恒流快充阶段，电池电压逐步升高到电池的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 电压，随后在控制芯片下转入恒压阶段，电压不再升高以确保不会过充，电流则随着电池电量的上升逐步减弱到 0 ，而最终完成充电． 电量统计芯片通过记录放电曲线（电压，电流，时间）可以抽样计算出电池的电量，这就是我们在 Battery Information 里读到的 wh. 值．而锂离子电池在多次使用后，放电曲线是会改变的，如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个放电曲线，其计算出来的电量也就是不准确的．所以我们需要深充放来校准电池的芯片． 锂电池工作原理 2006年11月05日 星期日 04:01 P.M. 锂离子电池，俗称“锂电”，是目前综合性能最好的电池体系。锂离子电池负极是碳素材料，如石墨。正极是含锂的过渡金属氧化物，如LiMn2O4。电解质是含锂盐的有机溶液。通常锂离子电池并不含金属锂。充电时，在电场的驱动下锂离子从正极晶格中脱出，经过电解质，嵌入到负极晶格中。放电时，过程正好相反，锂离子返回正极，电子则通过了用电器，由外电路到达正极与锂离子复合。由于锂离子电池不含任何贵重金属，原材料都很便宜，降价空间很大，应该是最便宜的电池。目前媒体经常报道聚合物锂电池或固态锂电池，实际上它的主要部件：正极、负极和电解质以及工作原理都和使用液体电解质的锂离子电池一样，只是隔膜和包装材料不同，因此，仍属于锂离子电池。与传统的二次电池相比，锂离子电池有突出的优点：工作电压高锂离子电池的工作电压在3．6V，是镍镉和镍氢电池工作电压的三倍。在许多小型电子产品上，一节电池即可满足使用要求。这也是与其它二次电池的重大区别，因此只能用锂离子电池专用充电器来充电，以免发生事故。比能量高锂离子电池比能量目前已达140Wh／kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的1．5倍。循环寿命长目前锂离子电池循环寿命已达1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其他几种二次电池。自放电小锂离子电池月自放电率仅为6－8％，远低于镍镉电池（25～30％）及镍氢电池（30～40％）。无记忆效应可以根据要求能够随时充电，而不会降低电池性能。对环境无污染锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。 在手机中，无论是从技术角度评估还是从价格方面的考虑，电池都占有十分重要的地位。时值今日，市场上正在销售的手机中，所使用的电池已经基本完成了从镍电池到锂电池的过渡。也许是由于手机电池刚刚完成了一次镍电池到锂电池的革命，所以人们对锂电池的认识并不统一，在许多情况下不正确的说法和做法颇为流行。因此，懂得一点锂电池的知识，掌握锂电池的正确使用方法是非常有必要的。 　 　　一、锂电池的种类： 　　目前市面上所使用的二次电池主要有镍氢(Ni-MH)与锂离子(Li-ion)两种类型。锂离子电池中已经量产的有液体锂离子电池（LiB）和聚合物锂离子电池（LiP）两种。所以在许多情况下，电池上标注了Li-ion的，一定是锂离子电池。但不一定就是液体锂离子电池，也有可能是聚合物锂离子电池。 　　锂离子电池是锂电池的改进型产品。锂电池很早以前就有了，但锂是一种高度活跃（还记得它在元素周期表中的位置吗？）的金属，它使用时不太安全，经常会在充电时出现燃烧、爆裂的情况，后来就有了改进型的锂离子电池，加入了能抑制锂元素活跃的成份（比如钴、锰等等）从而使锂电真正达到了安全、高效、方便，而老的锂电池也随之基本上淘汰了。至于如何区分它们，从电池的标识上就能识别，锂电池为Li、锂离子电池为Li-ion。现在，笔记本和手机使用的所谓“锂电池”，其实都是锂离　　现代电池的基本构造包括正极、负极与电解质子电池。 三项要素。作为电池的一种，锂离子电池同样具有这三个要素。一般锂离子技术使用液体或无机胶体电解液，因此需要坚固的外壳来容纳可燃的活性成分，这就增加了电池的重量和成本，也限制了尺寸大小和造型的灵活性。一般而言，液体锂离子二次电池的最小厚度是6mm，再减少就比较困难。 　　而所谓聚合物锂离子电池是在这三种主要构造中至少有一项或一项以上使用高分子材料作为其主要的电池系统。 　　新一代的聚合物锂离子电池在聚合物化的程度上已经很高，所以形状上可做到薄形化（最薄0.5毫米）、任意面积化和任意形状化，大大提高了电池造型设计的灵活性，从而可以配合产品需求，做成任何形状与容量的电池。同时，聚合物锂离子电池的单位能量比目前的一般锂离子电池提高了50%，其容量、充放电特性、安全性、工作温度范围、循环寿命与环保性能等方面都较锂离子电池有大幅度的提高。 　　目前市面上所销售的液体锂离子（LiB）电池在过度充电的情形下，容易造成安全阀破裂因而起火的情形，这是非常危险的，所以必需加装保护IC线路以确保电池不会发生过度充电的情形。而高分子聚合物锂离子电池方面，这种类型的电池相对液体锂离子电池而言具有较好的耐充放电特性，因此对外加保护IC线路方面的要求可以适当放宽。此外在充电方面，聚合物锂离子电池可以利用IC定电流充电，与锂离子二次电池所采用的CCCV(Constant Currert-Constant Voltage)充电方式所需的时间比较起来，可以缩短许多的等待时间。    二、手机制造商对锂电池的应用情况 　　虽然近几年来几乎所有厂家都已经倾向于采用锂离子电池，但世界各大手机制造商对电池的选择还是有自己的特点和习惯，例如曾经在相同的一段历史时期里： 　　诺基亚：采用Ni-MH（镍氢）电池、LiB（液体锂离子）电池，未采用LiP（聚合物锂离子）电池。 　　爱立信：采用Ni-MH电池、LiB电池、LiP电池。 　　摩托罗拉：采用Ni-MH电池、LiB电池，未采用LiP电池。 　　不难发现，从为手机最早选用LiP聚合物锂离子电池这件事情上，爱立信体现出自己手机技术先驱的本色。根据我查找到的资料表明，目前聚合物锂离子电池主要制造厂为日本SONY、松下、GS等几家公司,2000年的生产量达到2100万只，其中50％为爱立信手机配套。进入2002年的今天，锂离子电池在其它手机厂商的手机上也已广泛的应用与普及。但在聚合物锂离子电池的使用上，还远没有达到在所有手机厂家的产品中得到普及的程度，广泛应用还有待时日。 　　另一方面，虽然锂离子电池优点多多，但也有缺陷，如价格高和充放电次数少等等。锂电池的充放电次数只有400－600次，经过特殊改进的产品也不过800多次。而镍氢电池的充电次数能够达到700次以上，某些质量好的产品充放电可达1200次，这样一比较，镍氢电池要比锂电池长寿。此外镍氢电池的价格也要比锂电池低很多。而且严格说来，锂电池同样会有记忆效应，只是它的记忆效应非常低，基本上可以忽略不计。 　　由此看来，目前还没有十全十美电池。    三、锂离子电池的使用 　　这部分是本文的重点，我们分三点来谈。 　　1、如何为新电池充电 　　在使用锂电池中应注意的是，电池放置一段时间后则进入休眠状态，此时容量低于正常值，使用时间亦随之缩短。但锂电池很容易激活，只要经过３—５次正常的充放电循环就可激活电池，恢复正常容量。由于锂电池本身的特性，决定了它几乎没有记忆效应。因此用户手机中的新锂电池在激活过程中，是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此，从我自己的实践来看，从一开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式是最好的。 　　对于锂电池的“激活”问题，众多的说法是：充电时间一定要超过12小时，反复做三次，以便激活电池。这种“前三次充电要充12小时以上”的说法，明显是从镍电池（如镍镉和镍氢）延续下来的说法。所以这种说法，可以说一开始就是误传。锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别，而且可以非常明确的告诉大家，我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最好按照标准时间和标准方法充电，特别是不要进行超过12个小时的超长充电。通常，手机说明书上介绍的充电方法，就是适合该手机的标准充电方法。 　　此外，锂电池的手机或充电器在电池充满后都会自动停充，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由。 　　此外在对某些手机上，充电超过一定的时间后，如果不去取下充电器，这时系统不仅不停止充电，还将开始放电-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的，但显然对电池和手机/充电器的寿命而言是不利的。同时，长充电需要很长的时间，往往需要在夜间进行，而以我国电网的情况看，许多地方夜间的电压都比较高，而且波动较大。前面已经说过，锂电池是很娇贵的，它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多，于是这又带来附加的危险。  　　此外，不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电，过放电对锂电池同样也很不利。这就引出下面的问题。 　　2、正常使用中应该何时开始充电 　　在我们的论坛上，经常可以见到这种说法，因为充放电的次数是有限的，所以应该将手机电池的电尽可能用光再充电。但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表，关于循环寿命的数据列出如下： 　　循环寿命 (10%DOD):>1000次 　　循环寿命 (100%DOD):>200次  　　其中DOD是放电深度的英文缩写。从表中可见，可充电次数和放电深度有关，10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多。当然如果折合到实际充电的相对总容量：10%*1000=100，100%*200=200，后者的完全充放电还是要比较好一些，但前面网友的那个说法要做一些修正：在正常情况下，你应该有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电，但假如你的电池在你预计第2天不可能坚持整个白天的时候，就应该及时开始充电，当然你如果愿意背着充电器到办公室又当别论。 　　而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙的重要事件的时候，即使在电池尚有很多余电时，那么你也只管提前充电，因为你并没有真正损失“1”次充电循环寿命，也就是“0.x”次而已，而且往往这个x会很小。 　　电池剩余电量用完再充的原则并不是要你走向极端。和长充电一样流传甚广的一个说法，就是“尽量把手机电池的电量用完，最好用到自动关机”。这种做法其实只是镍电池上的做法，目的是避免记忆效应发生，不幸的是它也在锂电池上流传之今。曾经有人因为手机电池电量过低的警告出现后，仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。结果这个例子中的手机在后来的充电及开机中均无反应，不得不送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低，以至于不具备正常的充电和开机条件造成的。  　　3、对锂电池手机的正确做法 　　归结起来，我对锂电池手机在使用中的充放电问题最重要的提示是： 　　１、按照标准的时间和程序充电，即使是前三次也要如此进行； 　　２、当出现手机电量过低提示时，应该尽量及时开始充电； 　　３、锂电池的激活并不需要特别的方法，在手机正常使用中锂电池会自然激活。如果你执意要用流传的“前三次12小时长充电激活”方法，实际上也不会有效果。 　　因此，所有追求12小时超长充电和把锂电池手机用到自动关机的做法，都是错误的。如果你以前是按照错误的说法做的，请你及时改正，也许为时还不晚。 　　当然，在手机及充电器自身保护和控制电路质量良好的情况下，对锂电池的保护还是有相当保证的。所以对充电规则的理解才是重点，在某些情况下也是可以做出某种让步的。比如你发现手机在你夜晚睡觉前必须充电的话，你也可以在睡前开始充电。问题的关键在于，你应该知道正确的做法是什么，并且不要刻意按照错误的说法去做。 如果可能的话，尽量将电池充到40％放置于阴凉地方。这样可以在长时间的保存期内使电 池自身的保护电路运作。如果充满电后将电池置于高温下，这样会对电池造成极大的损害 。（因此当我们使用固定电源的时候，此时电池处于满充状态，温度一般是在25－30°C 之间，这样就会损害电池，引起其容量下降）。  尽管使用笔记本电脑时，高温会给电池带来损害。但取掉电池后，使用固定电源也会存在 一些危险，电池包装内的灰尘和湿气也会对电池造成损害，所以制造商一般都警告不要取 下电池。然后你就会在一段时期后需要更换电池，这样的话，制造商是很happy的。  一些电池由于过分的低放电也会报废。如果放到每单元2.5伏特以下，电池内部的安全电 路就会开动，电池就有些不好用啦。但是，如果电池下降到每单元1.5伏特以下，并保持 该状态一些时日了，为安全起见，就不要对电池充电了。为避免这类情况的发生，不要储 存完全放电的电池。应该在储存之前充一些电，并且在使用前充满电。  总而言之，  1. 避免完全放电，经常对锂电池充电。反复随意的充电不会损害电池。  2. 将锂电池置于阴凉处，而不要进行冷冻。避免放在高温的汽车内。如长时间保存，将 电池充到40％后放置。  3. 如果你多数时间是使用固定电源，取下电池置于阴凉处。  4. 避免购买备用的锂电池进行存储。 燃料电池的工作原理 2006-3-29 10:01:32     来源：中国电池网     燃料电池的一般结构为＆#118bscript:燃料（负极）|电解质（液态或固态）|氧化剂（正极）。在燃料电池中，负极常称为燃料电极或氢电极，正极常称为氧化剂电极、空气电极或氧电极。燃料有气态如氢气、一氧化碳、二氧化碳和碳氢化合物，液态如液氢、甲醇、高价碳氢化合物和液态金属，还有固态如碳等。按电化学强弱，燃料的活性排列次序为：肼>氢>醇>一氧化碳>烃>煤。燃料的化学结构越简单，建造燃料电池时可能出现的问题越少。氧化剂为纯氧、空气和卤素。电解质是离子导电而非电子导电的材料，液态电解质分为碱性和酸性电解液，固态电解质有质子交换膜和氧化锆隔膜等。在液体电解质中应用微孔膜，0.2mm～0.5mm厚。固体电解质为无孔膜，薄膜厚度约为20μm。   　　燃料电池的反应为氧化还原反应，电极的作用一方面是传递电子、形成电流；另一方面是在电极表面发生多相催化反应，反应不涉及电极材料本身，这一点与一般化学电池中电极材料参与化学反应很不相同，电极表面起催化剂表面的作用。   　　在氢氧燃料电池中，氢和氧在各自的电极反应。氧电极进行氧化反应，放出电子，氢电极进行还原反应，吸收电子，总反应为＆#118bscript: O2＋2H2→2H2O  　　反应结果是氢和氧发生电化学燃烧，生成水和产生电能。由热力学变量可得到以下理论电动势和理论热效率公式： Eo=－(ΔG/2F)=1.23V η=ΔG/ΔH=83.0％ 式中，ΔG和ΔH分别为自由能变化和热焓变化，F是法第常数。  　　燃料电池工作的中心问题是燃料和氧化剂在电极过程中的反应活性问题。对于气体电极过程，必需采用多孔气体扩散电极和高效电催化剂，提高比表面，增加反应活性，提高电池比功率。   　　氢在负极氧化是氢原子离解为氢离子和电子的过程，若用有机化合物燃料，首先需要催化裂化或重整，生成富氢气体，必要时还要除去毒化催化剂的有害杂质。这些反应可在电池内部或外部进行，需附加辅助系统。正极中的氧化反应缓慢，燃料电池的活性主要依赖正极。随着温度升高，氧的还原反应有相当的改善。高温反应有利于提高燃料电池反应活性。   　　对于燃料电池发电系统，核心部件是燃料电池组，它由燃料电池单体堆集而成，单体电池的串联和并联选择，依据满足负载的输出电压和电流，并使总电阻最低，尽量减小电路短路的可能性。其余部件是燃料预处理装置、热量管理装置、电压变换调整装置和自动控制装置。通过燃料预处理，实现燃料的生成和提纯。燃料电池的运行或起动，有的需要加热，工作时放出相当的热量，由热量管理装置合理地加热或除热。燃料电池工作时，在碱性电解液负极或酸性电解液正极处生成水。为了保证电解液浓度稳定，生成的水要及时排除。高温燃料电池生成水会汽化，容易排除，水量管理装置将实现合理的排水。燃料电池与化学电池一样，输出直流电压，通过电压变换成为交流电送到用户或电网。燃料电池发电系统通过自控装置使各个部件协调工作，进行统一控制和管理。 燃料电池的工作原理 燃料电池的工作原理 工业规模生产的电力有火电、水电、核电等三种。而被誉为第四种电力的燃料电池发电，也正在美、日等发达国家崛起，以急起直追的势头快步进入能以工业规模发电的行列。 燃料电池的工作原理 燃料电池是一种化学电池，它利用物质发生化学反应时释出的能量，直接将其变换为电能。从这一点看，它和其他化学电池如锰干电池、铅蓄电池等是类似的。但是，它工作时需要连续地向其供给活物质（起反应的物质）--燃料和氧化剂，这又和其他普通化学电池不大一样。由于它是把燃料通过化学反应释出的能量变为电能输出，所以被称为燃料电池。 具体地说，燃料电池是利用水的电解的逆反应的"发电机"。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，现在正发展为直接使用固体的电解质。 工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。 利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种"发电机"。 质子交换膜燃料电池的工作原理 燃料电池的工作过程实际上是电解水的逆过程，其基本原理早在1839年由英国律师兼物理学家威廉.罗泊特.格鲁夫（William Robert Grove）提出，他是世界上第一位实现电解水逆反应并产生电流的科学家。一个半世纪以来，燃料电池除了被用于宇航等特殊领域外，极少受到人们关注。只是到近十几年来，随着环境保护、节约能源、保护有限自然资源的意识的加强，燃料电池才开始得到重视和发展。 PEMFC技术是目前世界上最成熟的一种能将氢气与空气中的氧气化合成洁净水并释放出电能的技术，其工作原理如图一所示： 1）      氢气通过管道或导气板到达阳极，在阳极催化剂作用下，氢分子解离为带正电的氢离子（即质子）并释放出带负电的电子。 2）      氢离子穿过电解质（质子交换膜）到达阴极；电子则通过外电路到达阴极。电子在外电路形成电流，通过适当连接可向负载输出电能。 3）      在电池另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极；在阴极催化剂作用下，氧与氢离子及电子发生反应生成水 　　燃料电池有多种，各种燃料电池之间的区别在于使用的电解质不同。质子交换膜燃料电池以质子交换膜为电解质，其特点是工作温度低（约70-800C），启动速度快，特别适于用作动力电池。电池内化学反应温度一般不超过80度，故称为“冷燃烧”。               　　      　　　　　图一、质子交换膜燃料电池工作原理 3、质子交换膜燃料电池的优点 PEMFC的优点主要有： （1）能量转化效率高。通过氢氧化合作用，直接将化学能转化为电能，不通过热机过程，不受卡诺循环的限制。 （2）可实现零排放。其唯一的排放物是纯净水（及水蒸气），没有污染物排放，是环保型能源。 （3）运行噪声低，可靠性高。PEMFC电池组无机械运动部件，工作时仅有气体和水的流动。 （4）维护方便。PEMFC内部构造简单，电池模块呈现自然的“积木化”结构，使得电池组的组装和维护都非常方便；也很容易实现“免维护”设计。 （5）发电效率受负荷变化影响很小，非常适合于用作分散型发电装置（作为主机组），也适于用作电网的“调峰”发电机组（作为辅机组）。 （6）氢是世界上最多的元素，氢气来源极其广泛，是一种可再生的能源资源，取之不尽，用之不绝。可通过石油、天然气、甲醇、甲烷等进行重整制氢；也可通过电解水制氢、光解水制氢、生物制氢等方法获取氢气。 （7）氢气的生产、储存、运输和使用等技术目前均已非常成熟、安全、可靠。 　　 燃料电池使用氢气为燃料。在近5—10年内，氢气的来源可能仍以化石燃料重整制氢为主；但从长远来说，人们更倾向于将氢气视为储能载体，氢气来源将主要依靠可再生的能源资源。在人类社会进入氢能经济时代后，氢能将主要来自太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能以及生物能。太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能将大规模用于发电并用于电解水，从而大量地将这些不可直接存储的能量以氢能形式存储起来，供人们需要时使用；此外，通过生物制氢的方法，城市和农村地区可以从有机垃圾和植物体中获取大量的生物能（如甲烷）。 4、质子交换膜燃料电池的应用 PEMFC应用十分广泛。实际上，凡是需要能源、动力的地方都可以应用PEMFC。PEMFC的主要应用领域可分为以下三大类：      一是用作便携电源、小型移动电源、车载电源、备用电源、不间断电源等，适用于军事、通讯、计算机、地质、微波站、气象观测站、金融市场、医院及娱乐场所等领域，以满足野外供电、应急供电以及高可靠性、高稳定性供电的需要。 PEMFC电源的功率最小的只有几瓦，如手机电池。据报道，PEMFC手机电池的连续待机时间可达1000小时，一次填充燃料的通话时间可达100小时（摩托罗拉）。适用于便携计算机等便携电子设备的PEMFC电源的功率范围大致在数十瓦至数百瓦（东芝）。军用背负式通讯电源的功率大约为数百瓦级。卫星通讯车用的车载PEMFC电源的功率一般为数千瓦级。 二是可用作助动车、摩托车、汽车、火车、船舶等交通工具动力，以满足环保对车辆船舶排放的要求。 PEMFC的工作温度低，启动速度较快，功率密度较高（体积较小）因此，很适于用作新一代交通工具动力。这是一项潜力十分巨大的应用。由于汽车是造成能源消耗和环境污染的首要原因，因此，世界各大汽车集团竞相投入巨资，研究开发电动汽车和代用燃料汽车。从目前发展情况看，PEMFC是技术最成熟的电动车动力源，PEMFC电动车被业内公认为是电动车的未来发展方向。燃料电池将会成为继蒸汽机和内燃机之后的第三代动力系统。PEMFC可以实现零排放或低排放；其输出功率密度比目前的汽油发动机输出功率密度高得多，可达1.4KW/公斤或1.6KW/升。 用作电动自行车、助动车和摩托车动力的PEMFC系统，其功率范围分别是300-500W、500W-2KW、2-10KW。游览车、城市工程车、小轿车等轻型车辆用的PEMFC动力系统的功率一般为10-60KW。公交车的功率则需要100-175KW。 PEMFC用作潜艇动力源时，与斯特林发动机及闭式循环柴油机相比，具有效率高、噪声低和低红外辐射等优点，对提高潜艇隐蔽性、灵活性和作战能力有重要意义。美国、加拿大、德国、澳大利亚等国海军都已经装备了以PEMFC为动力的潜艇，这种潜艇可在水下连续潜行一个月之久。 三是可用作分散型电站。PEMFC电站可以与电网供电系统共用，主要用于调峰；也可作为分散型主供电源，独立供电，适于用作海岛、山区、边远地区或新开发地区电站。 与集中供电方式相比，分散供电方式有较多的优点：（1）可省去电网线路及配电调度控制系统；（2）有利于热电联供（由于PEMFC电站无噪声，可以就近安装，PEMFC发电所产生的热可以进入供热系统），可使燃料总利用率高达80％以上；（3）受战争和自然灾害等的影响比较小；（4）通过天然气、煤气重整制氢，使得可利用现有天然气、煤气供气系统等基础设施为PEMFC提供燃料，通过生物制氢、太阳能电解制氢方法则可形成循环利用系统（这种循环系统特别适用于广大的农村地区和边远地区），使系统建设成本和运行成本大大降低。因此，PEMFC电站的经济性和环保性均很好。国际上普遍认为，随着燃料电池的推广应用，发展分散型电站将是一个趋势。 综上所述：PEMFC应用前景广阔，市场潜力巨大，对产业结构升级、环境保护及经济的可持续发展均有重要意义。鉴于其重要性，燃料电池已经被美国列为使美国保持经济繁荣和国家安全而必须发展的27项关键技术之一，并被美国、加拿大等发达国家认定为21世纪首选的清洁能源系统。2000年，燃料电池还被美国《时代》周刊评为21世纪对人类社会有重要影响的十大技术之一。 5、燃料电池的分类 燃料电池按照不同的分类标准，有不同的名称。如以工作温度来划分，有低温、中温、高温和超高温燃料电池。但目前最常用的方法还是以燃料电池中最重要的组成部分即电解质来划分。电解质的类型决定了燃料电池的工作温度、电极上所采用的催化剂以及发生反应的化学物质。按电解质划分，燃料电池大致可分为五类：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）。 6、质子交换膜燃料电池的发展情况 PEMFC研究开发领域的权威机构是加拿大的Ballard能源系统公司。1989年，该公司在加拿大国防部资助下，从美国国防部购买了燃料电池技术。经过十多年的研究开发，成功地研制出了多种系列的PEMFC。1994年以来，Ballard公司先后与奔驰、大众、通用、福特、丰田、日产等著名汽车公司合作，开发出多种PEMFC汽车。 从1997年起，Ballard公司与奔驰、福特等公司共同投资建立了PEMFC发动机公司，在温哥华和多伦多，年产20万台电动车发动机的两个生产企业已在建设之中， 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 2003年把PEMFC电动车正式推向市场。Ballard公司还与美国、法国的大型供电公司共同投资组建了合资企业，生产250KW级分散型PEMFC电站设备。这些公司的建立标志着PEMFC氢能源系统已走出实验室，进入了加速产业化的阶段。在美国，Plug-Power、H-Power等公司生产的以天然气为燃料的5－10KW PEMFC小型电站已经投放市场，这种电站适用作家庭电站、应急电源、不间断电源。 除美国、加拿大外，日本、德国、英国、意大利、俄罗斯等国以及一些著名跨国企业也加入了研制PEMFC系统和PEMFC电动车的行列。自2000年下半年石油价格问题引起各国严重关注以来，发达国家（特别是美国）都大大加强了对燃料电池技术商业化的投入，仅美国能源部的研究经费预算就超过1亿美元，大大超出前一年度的预算；而且，研究重点具有明显的产业化导向，如：相关材料部件，应用开发，行业标准，环境配套，发展战略，市场策略等。 在我国，PEMFC和电动车已被列入“九五”国家科技攻关计划，不久前，“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究”也已入选2000年“国家重点基础研究项目”。PEMFC电动车还被列为面向产业化的国家“十五”“863”重大科技攻关专项和上海市“十五”重大科技攻关项目。另外，我国与意大利在氢能技术开发上的合作项目也即将启动。 燃料电池的工作原理 ---------------------------------------------------------------------------- 发表时间：2008-4-11 共有101人次浏览    文字大小:[ 大 中 小 ]        燃料电池其原理是一种电化学装置，其组成与一般电池相同。其单体电池是由正负两个电极(负极即燃料电极和正极即氧化剂电极)以及电解质组成。不同的是一般电池的活性物质贮存在电池内部，因此，限制了电池容量。而燃料电池的正、负极本身不包含活性物质，只是个催化转换组件。因此燃料电池是名符其实的把化学能转化为电能的能量转换机器。电池工作时，燃料和氧化剂由外部供给，进行反应。原则上只要反应物不断输入，反应产物不断排除，燃料电池就能连续地发电。这里以氢-氧燃料电池为例来说明燃料电池的基本工作原理。   氢-氧燃料电池反应原理 这个反映是电觧水的逆过程。电极应为： 负极： H2 + 2OH- →2H2O + 2e- 正极： 1/2O2 + H2O + 2e- →2OH- 电池反应：H2 + 1/2O2==H2O         另外，只有燃料电池本体还不能工作，必须有一套相应的辅助系统，包括反应剂供给系统、排热系统、排水系统、电性能控制系统及安全装置等。       燃料电池通常由形成离子导电体的电解质板和其两侧配置的燃料极（阳极）和空气极（阴极）、及两侧气体流路构成，气体流路的作用是使燃料气体和空气（氧化剂气体）能在流路中通过。       在实用的燃料电池中因工作的电解质不同，经过电解质与反应相关的离子种类也不同。PAFC和PEMFC反应中与氢离子（H+）相关，发生的反应为： 燃料极：H2 =2H+ + 2e- （1） 空气极：2H+ + 1/2O2 +2e-= H2O （2） 全体：H2+1/2O2 = H2O （3）   氢氧燃料电池组成和反应循环图       在燃料极中，供给的燃料气体中的H2 分解成H+ 和e- ，H+ 移动到电解质中与空气极侧供给的O2发生反应。e- 经由外部的负荷回路，再反回到空气极侧，参与空气极侧的反应。一系例的反应促成了e- 不间断地经由外部回路，因而就构成了发电。并且从上式中的反应式（3）可以看出，由H2 和O2 生成的H2O ，除此以外没有其它的反应，H2 所具有的化学能转变成了电能。但实际上，伴随着电极的反应存在一定的电阻，会引起了部分热能产生，由此减少了转换成电能的比例。       引起这些反应的一组电池称为组件，产生的电压通常低于一伏。因此，为了获得大的出力需采用组件多层迭加的办法获得高电压堆。组件间的电气连接以及燃料气体和空气之间的分离，采用了称之为隔板的、上下两面中备有气体流路的部件，PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料组成。堆的出力由总的电压和电流的乘积决定，电流与电池中的反应面积成比。   单电极组装示意图       PAFC的电解质为浓磷酸水溶液，而PEMFC电解质为质子导电性聚合物系的膜。电极均采用碳的多孔体，为了促进反应，以Pt作为触媒，燃料气体中的CO将造成中毒，降低电极性能。为此，在PAFC和PEMFC应用中必须限制燃料气体中含有的CO 量，特别是对于低温工作的PEMFC更应严格地加以限制。   磷酸型燃料电池基本组成和反应原理       磷酸燃料电池的基本组成和反应原理是：燃料气体或城市煤气添加水蒸气后送到改质器，把燃料转化成H2、CO和水蒸气的混合物，CO和水进一步在移位反应器中经触媒剂转化成H2和CO2。经过如此处理后的燃料气体进入燃料堆的负极(燃料极)，同时将氧输送到燃料堆的正极(空气极)进行化学反应，借助触媒剂的作用迅速产生电能和热能。       相对PAFC和PEMFC，高温型燃料电池MCFC和SOFC则不要触媒，以CO为主要成份的煤气化气体可以直接作为燃料应用，而且还具有易于利用其高质量排气构成联合循环发电等特点。       MCFC主构成部件。含有电极反应相关的电解质（通常是为Li与K混合的碳酸盐）和上下与其相接的2块电极板（燃料极与空气极），以及两电极各自外侧流通燃料气体和氧化剂气体的气室、电极夹等，电解质在MCFC约600~700℃ 的工作温度下呈现熔融状态的液体，形成了离子导电体。电极为镍系的多孔质体，气室的形成采用抗蚀金属。       MCFC工作原理。空气极的O2（空气）和CO2 与电相结合，生成CO23- （碳酸离子），电解质将CO23-移到燃料极侧，与作为燃料供给的H+ 相结合，放出e-，同时生成H2O和CO2 。化学反应式如下： 燃料极：H2 + CO23- = H2O+2e- + CO2 （4） 空气极：CO2 + 1/2O2 +2e-=CO23- （5） 全 体：H2 + 1/2O2 =H2O （6）       在这一反应中，e- 同在PAFC中的情况一样，它从燃料极被放出，通过外部的回路反回到空气极，由e- 在外部回路中不间断的流动实现了燃料电池发电。另外，MCFC的最大特点是，必须要有有助于反应的CO23-离子，因此，供给的氧化剂气体中必须含有碳酸气体。并且，在电池内部充填触媒，从而将作为天然气主成份的CH4 在电池内部改质，在电池内部直接生成H2 的方法也已开发出来了。而在燃料是煤气的情况下，其主成份CO 和H2O反应生成H2，因此，可以等价地将CO作为燃料来利用。为了获得更大的出力，隔板通常采用Ni和不锈钢来制作。       SOFC是以陶瓷材料为主构成的，电解质通常采用ZrO2 (氧化锆)，它构成了O2- 的导电体Y 2O3 （氧化钇）作为稳定化的YSZ（稳定化氧化锆）而采用。电极中燃料极采用Ni与YSZ复合多孔体构成金属陶瓷，空气极采用LaMnO3 (氧化镧锰)。隔板采用LaCrO3 (氧化镧铬)。为了避免因电池的形状不同，电解质之间热膨胀差造成裂纹产生等，开发了在较低温度下工作的SOFC。电池形状除了有同其它燃料电池一样的平板型外，还有开发出了为避免应力集中的圆筒型。SOFC的反应式如下： 燃料极：H2 + O2- = H2O + 2e- （7） 空气极：1/2O2 + 2e- =O2- （8） 全 体：H2 + 1/2O2 =H2O （9）       燃料极，H2 经电解质而移动，与O2- 反应生成H2O和e-。空气极由O2和e- 生成O2-。全体同其它燃料电池一样由H2 和O2 生成H2O。在SOFC中，因其属于高温工作型，因此，在无其它触媒作用的情况下即可直接在内部将天然气主成份CH4 改质成H2 加以利用，并且煤气的主要成份CO可以直接作为燃料利用。 太阳电池工作原理及特性(七) 太阳电池方阵及其应用--《太阳能》1984年03期 中国知网提供 http://www.cnki.net 　　<正> 七、太阳电池方阵及其应用 1.太阳电池方阵太阳电池方阵是由许多单元电池串联和并联组成的,其输出功率可从几瓦至几十千瓦,甚至上百千瓦。为了描述太阳电池方阵的特性,我们引入以下一些参数: N_s为串联的电池数,N_p为并联的电池数,N_t为 【DOI】：cnki:ISSN:1003-0417.0.1984-03-017 【正文快照】： 　　七、太阳电池方阵及其应用 :太阳电池方阵 太阳电池方阵是由许多单元电池串联和并联组成的,其输出功率可从几瓦至几十千瓦,甚至上百千瓦。为了描述太阳电池方阵的特性,我们引入以下一些参数: N.为串联的电池数,N,为并联的电池数,N:为方阵中电池的总数,v。为电池的输出电压, 太阳能电池的原理及制作 作者：魏锐 文章来源：本站原创 点击数：2508 更新时间：1/3/2006 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。 制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1、硅太阳能电池；2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。 一、硅太阳能电池 1．硅太阳能电池工作原理与结构 太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体主要结构如下： 图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。 当硅晶体中掺入其他的杂质，如硼、磷等，当掺入硼时，硅晶体中就会存在着一个空穴，它的形成可以参照下图： 图中，正电荷表示硅原子，负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子，因为硼原子周围只有3个电子，所以就会产生入图所示的蓝色的空穴，这个空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。 同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N（negative）型半导体。黄色的为磷原子核，红色的为多余的电子。如下图。 N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形成电势差，这就是PN结。 当P型和N型半导体结合在一起时，在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层)，界面的P型一侧带负电，N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴，N型半导体多自由电子，出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”，从而阻止扩散进行。达到平衡后，就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差，这就是PN结。 当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差，这就形成了电源。(如下图所示） 由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结（如图 梳状电极），以增加入射光的面积。 另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。为此，科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜（如图），将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。 2．硅太阳能电池的生产流程 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350～450μm的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。 上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒，并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。 三、纳米晶化学太阳能电池 在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的，但由于成本居高不下，远不能满足大规模推广应用的要求。为此，人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索，而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视。 以染料敏化纳米晶体太阳能电池（DSSCs）为例，这种电池主要包括镀有透明导电膜的玻璃基底，染料敏化的半导体材料、对电极以及电解质等几部分。 阳极：染料敏化半导体薄膜（TiO2膜） 阴极：镀铂的导电玻璃 电解质：I3-/I- 如图所示，白色小球表示TiO2，红色小球表示染料分子。染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电子快速注入到紧邻的TiO2导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿，进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜,然后通过外回路产生光电流。 纳米晶TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10％以上，制作成本仅为硅太阳电池的1/5～1/10．寿命能达到20年以上。但由于此类电池的研究和开发刚刚起步，估计不久的将来会逐步走上市场。 四、染料敏化TiO2太阳能电池的手工制作 1.制作二氧化钛膜 (1)先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进行研磨 (2)接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进行涂膜 (3)把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结10～15分钟，然后冷却 2.利用天然染料为二氧化钛着色 如图所示，把新鲜的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶，加一汤匙的水并进行挤压，然后把二氧化钛膜放进去进行着色，大约需要5分钟，直到膜层变成深紫色，如果膜层两面着色的不均匀，可以再放进去浸泡5分钟，然后用乙醇冲洗，并用柔软的纸轻轻地擦干。 3.制作正电极 由染料着色的TiO2为电子流出的一极（即负极）。正电极可由导电玻璃的导电面（涂有导电的SnO2膜层）构成，利用一个简单的万用表就可以判断玻璃的那一面是可以导电的，利用手指也可以做出判断，导电面较为粗糙。如图所示，把非导电面标上‘+’，然后用铅笔在导电面上均匀地涂上一层石墨。 4.加入电解质 利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质，它主要用于还原和再生染料。如图所示，在二氧化钛膜表面上滴加一到两滴电解质即可。 5.组装电池 把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上，在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质，然后把正电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上。把两片玻璃稍微错开，用两个夹子把电池夹住，两片玻璃暴露在外面的部分用以连接导线。这样，你的太阳能电池就做成了。 6.电池的测试 在室外太阳光下，检测你的太阳能电池是否可以产生电流。 参考文献 http://www.heatpipe.net.cn http://www.newenergy.org.cn/energy1/2004-2/20042467.html http://www.kyocerasolar.com.cn/index.htm http://shiba.hpe.sh.cn/kepu/news/solarenergy/index.html 同学：什么是硅光电池?它的主要特性是什么? 老师：硅光电池是一种直接把光能转换成电能的半导体器件。它的结构很简单，核心部分是一个大面积的PN结(图9)。大家可以自己做一个简单的实验，把一只透明玻璃外壳的点接触型二极管与一块微安表接成闭合回路，当二极管的管芯(PN结)受到光照时，你就会看到微安表的表针发生偏转，显示出回路里有电流，这个现象称为光生伏特效应。硅光电池的PN结面积要比二极管的PN结大得多，所以受到光照时产生的电动势和电流也大得多。例如，国产2CR型硅光电池在100mW/cm2的入射光强下，开路电压(需用高内阻的直流毫伏计测量)为450～600mV，短路电流为16～30mA，转换效率为6％～12％。 同学：硅光电池的受光面为什么是蓝色的?硅光电池可以串联和并联吗? 老师：为了减少光线在硅光电池表面的反射，在它的表面还蒸有一层一氧化硅抗反射膜，可以使反射系数由30％ 光伏技术、产业及市场 简述 摘自中国电子报 光伏技术可直接将太阳的光能转换为电能，用此技术制作的光电池使用方便，特别是近年来微小型半导体逆变器迅速发展，促使其应用更加快捷。美、日、欧和发展中国家都制定出庞大的光伏技术发展计划，开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性，降低成本，不断扩大产业。目前已有80多个国家和地区形成商业化、半商业化生产能力，年均增长达16％，市场开拓从空间转向地面系统应用，甚至用于驱动交通工具。据报道，全球发展、建造太阳能住宅（光电池 作屋顶、外墙、窗户等建材用）投资规模为600亿美元，而到2005年还会再翻一倍达1200亿美元，光伏技术制作的光电池有望成为21世纪的新能源。以下按其材料分类，展示光伏技术、产业及市场发展动向。 晶体硅光电池 晶体硅光电池有单晶硅与多晶硅两大类，用P型（或n型）硅衬底，通过磷（或硼）扩散形成Pn结而制作成的，生产技术成熟，是光伏市场上的主导产品。采用埋层电极、表面钝化、强化陷 光、密栅工艺、优化背电极及接触电极等技术，提高材料中的载流子收集效率，优化抗反射膜、 凹凸表面、高反射背电极等方式，光电转换效率有较大提高。单晶硅光电池面积有限，目前比较大的为Φ10至20cm的圆片，年产能力46MW／a。目前主要课题是继续扩大产业规模，开发带状硅光电池技术，提高材料利用率。国际公认最高效率在AM1.5条件下为24％，空间用高质量的效率在AM0条件约为13.5?18％，地面用大量生产的在AM1条件下多在11?18％之间。以定向凝固法生长的铸造多晶硅锭代替单晶硅，可降低成本，但效率较低。优化正背电极的银浆和铝浆丝网印刷，切磨抛工艺，千方百计进一步降成本，提高效率，大晶粒多晶硅光电池的转换效率最高达18.6％。 非晶硅光电池 a-Si（非晶硅）光电池一般采用高频辉光放电方法使硅烷气体分解沉积而成的。由于分解沉积温度低，可在玻璃、不锈钢板、陶瓷板、柔性塑料片上沉积约1μm厚的薄膜，易于大面积化 （0.5m×1.0m），成本较低，多采用p in结构。为提高效率和改善稳定性，有时还制成三层p in 等多层叠层式结构，或是插入一些过渡层。其商品化产量连续增长，年产能力45MW／a，10MW生产线已投入生产，全球市场用量每月在1千万片左右，居薄膜电池首位。发展集成型a-Si光电池组 件，激光切割的使用有效面积达90％以上，小面积转换效率提高到14.6％，大面积大量生产的为8-10％，叠层结构的最高效率为21％。研发动向是改善薄膜特性，精确设计光电池结构和控制各层厚度，改善各层之间界面状态，以求得高效率和高稳定性。 多晶硅光电池 p-Si（多晶硅，包括微晶）光电池没有光致衰退效应，材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响，是国际上正掀起的前沿性研究热点。在单晶硅衬底上用液相外延制备的p-Si光电池转 换效率为15.3％，经减薄衬底，加强陷光等加工，可提高到23.7％，用CVD法制备的转换效率约为 12.6-17.3％。采用廉价衬底的p-Si薄膜生长方法有PECVD和热丝法，或对a-Si：H材料膜进行后退火，达到低温固相晶化，可分别制出效率9.8％和9.2％的无退化电池。微晶硅薄膜生长与a-Si