电池种类和特点。

手机电池的种类、特点和使用

        电池是通信手机的一个重要配件。目前，市场上手机电池的型号五花八门，但按其种类分主要有3种：镍镉（Ni－cd）电池，镍氢（Ni—MH）电池和锂离子（Lilon）电池。这些电池的性能特点各有差异，用户在使用和保养电池时应区别对待，以延长电池使用寿命。  
1 镍镉电池 
        镍镉电池是面世较早的一种手机电池。它具有高放电容量，放电时可达900mAh；高倍率充放电，可进行1C5A（-ΔV控制）充电，脉冲放电电流可达10C5A以上，放电电压平稳；负载特性好；工作环境温度宽，可在－18℃～＋50℃环境下正常工作；安全性好；采用密封结构，对使用场点没有特别要求等。 
        镍镉电池容易产生“记忆效应”，因此在充电时要先放完电再充电，充电电流和充电时间要根据具体型号的电池说明书要求进行，否则会影响电池性能。由于这种电池中含有镉汞等毒性物质，因此不得强行拆卸电池，以免引起中毒和环境污染。电池连接时不能直接在电池盖上用电烙铁电焊接，而应采用点焊方法先在电池盖上点焊一导电铜片，再在铜片上焊接连线。使用时不得将不同类型的电池混用。储存时应保持清洁、干燥。
2 镍氢电池 
         镍氢电池有含镉成分极微的电池和根本不含镉等成分的电池，两者都有“绿色电源”或“环保电池”之称。 
        含镉成分极微的镍氢电池储能容量比新型镍镉电池高50％，比旧型镍镉电池高出1倍。这种电池由于有微量的镉，容易产生“记忆效应”，所以必须完全放电后方可充电。 
        不含镉成分的镍氢电池具有超高容量，是一般镍镉电池的1.5～2倍，并无“记忆效应”，任何时候均可充电，并可实现快速充电。这种电池使用寿命长，互换性能好，可代替镍镉电池使用。 
        镍氢电池一般为密封式，无需维修。但在储存和应用中应保持清洁、干燥。镍氢电池在充电时要使用配套的专用充电器或者能大电流充电的快速充电器，充电温度在20℃～30℃时可获得最长的电池使用寿命，电池的放电适应温度为20℃～40℃，充电电流和时间应按不同型号电池说明书的要求进行。使用时，不得将不同类型的电池和不同容量的电池组装在一起。若将镍氢、镍镉电池、新旧电池及不同容量的电池混装在一起使用则会损坏电池，并影响手机工作的性能。镍氢电池中使用了混合稀土储氢合金，这种材料活性很高，从手机上拆卸电池时应轻、顺。若强行拆卸造成电池损伤，则有可能使混合材料与空气接触，有可能引起燃烧。在运输过程中，电池处于放电状态，但总有一些剩余容量，注意不要短路。焊接组合时，不要将连线直接焊在电池上，以免损坏内部构件，正确的方法是将一个导电铜片点焊到电池上，然后将连线焊在导电铜片上。
3 锂离子电池 
        锂离子电池是近年迅速发展起来的一种电池，它的储能容量是镍镉电池的2.5～3倍、镍氢电池的1.8倍。由于不含镉，既无污染也不会产生“记忆效应”，任何时候都可以充电。该电池使用寿命长，可达500～1000次的循环寿命。在手机中最长待机时间可达120h，通话时间可达4～5h，为镍镉、镍氢电池之首。锂离子电池的平均电压可达3.6V，为镍镉和镍氢电池的3倍，使用时可以以一当三。该电池互换性能好，可代替镍镉电池使用，并且安全性极好。 
        锂离子电池初始工作电压可达4V以上，使用前须核查手机的工作电压，以免损坏手机。充电时应使用为锂离子电池配套的专用充电器。在充、放电时要随时注意不要过充和过放，充电电流和充电时间应按不同型号的电池使用说明书要求进行。在电池应用和储存时应保持清洁和干燥。
        上述3种手机电池中，以锂离子电池最好使用，但价格较贵，市场零售价在百元以上，其配套充电器的市场价格也不菲，两者加起来共约200元左右。而另两种电池价格较便宜，多在百元以内，加上配套专用的充电器一起约在百元左右。所以用户合理地使用和保养手机电池，既可节约电池的费用，也可提高手机的使用性能。

晶体硅太阳电池厚度的百分之一，大大降低了硅原材料的成本；沉积温度为100～300ºC。 ④由于非晶硅没有晶体所要求的周期性原子排列，可以不考虑制备晶体所必须考虑的材料与衬底间的晶格失配问题。没有晶体所要求的周期性原子排列，可以不考虑制备晶体所必须考虑的材料与衬底间的晶格失配问题。因而它几乎可以淀积在任何衬底上，如不锈钢、塑料甚至廉价的玻璃衬底。 ⑤易于形成大规模的生产能力，这是因为非晶硅适合制作特大面积、无结构缺陷的薄膜，生产可全流程自动化，显著提高劳动生产率。（最大1100mm*1250mm单结晶非晶硅太阳电池） ⑥多品种和多用途，不同于晶体硅，在制备非晶硅薄膜时，只要改变原材料的气相成分或气体流量，便可使非晶硅薄膜改性，制备出新型的太阳电池结构；并且根据器件功率、输出电压和输出电流的要求，可以自由设计制造，方便地制作出适合不同需求的多品种产品。 ⑦易实现柔性电池，非晶硅可以制备在柔性的衬底上，而且其硅原子网络结构的力学性能特殊，因此，它可以制备成轻型、柔性太阳电池，易于与建筑集成。 ⑧制备非晶硅太阳能电池能耗少，约100千瓦小时，能耗的回收年数比单晶硅电池短得多。 非晶硅太阳能电池的缺点 ①与晶体硅相比，非晶硅薄膜太阳电池的效率相对较低，在实验室中电池的稳定最高光电转换效率只有13％左右。在实际生产线中，非晶硅薄膜太阳电池的效率也不超过10％；  ②非晶硅薄膜太阳电池的光电转换效率在太阳光的长期照射下有一定的衰减，到目前为止仍然未根本解决。所以，非晶硅薄膜太阳电池主要应用于计算器、手表、玩具等小功耗器件中。 发展趋势 作为非常有希望的低成本太阳能电池，开发新结构，提高效率和稳定性，将会使非晶硅太阳能电池在民用及独立电源系统中获得广泛应用。  多晶硅薄膜太阳能电池：  特点 多晶硅电池既具有晶体电池的特点，又具有非晶硅电池成本低，设备简单且可以大规模制备等优点。 

多晶硅薄膜与非晶硅一样，具有低成本、大面积和制备简单的优势。  它的衬底便宜，硅材料用量少，而且没有光衰减问题，结合了晶体硅和非晶硅材料的优点，但是，由于晶粒较小等原因，其太阳能光电转换效率依然较低，到现在为止，尚未有大规模工业生产。 多晶硅薄膜主要分为两类：一类是晶粒较大，完全由多晶硅颗粒组成；另一类是由部分晶化、晶粒细小的多晶硅镶嵌在非晶硅中组成。  发展趋势 在多晶硅薄膜研发中，目前人们非常关注：如何在廉价的衬底上，能够高速、高质量地生长多晶硅薄膜；多晶硅薄膜的制备温度要尽量低，以便选用低价优质的衬底材料；多晶硅薄膜电学性能的高可控性和高重复性。 因此多晶硅薄膜被认为是理想的新一代的太阳能光电材料     化合物半导体薄膜太阳能电池： （第7个PPT）  3、GaAs太阳电池 化合物半导体材料大多是直接带隙半导体材料，光吸收系数较高，因此，仅需要数微米厚的材料就可以制备成高效率的太阳电池。而且，化合物半导体材料的禁带宽度一般较大，其太阳电池的抗辐射性能明显高于硅太阳电池。 由于其生产设备复杂、能耗大、生产周期长，导致生产成本高，难以与硅太阳电池相比，所以仅用于部分不计成本的空间太阳电池上。    与太阳光谱匹配良好，具有高的光电转换效率，是很好的高效太阳电池材料。   由于禁带宽度相对较大，可在较高温度下工作。   GaAs材料对可见光的光吸收系数高，使大部分的可见光在材料表面2μm以内就着重研究的问题：   大面积、大晶粒薄膜的生长技术   进一步提高薄膜的生长速率   薄膜的缺陷控制技术   优质、价廉衬底材料的研发   电池优良设计、表面结构技术及背反射技术的研究 

被吸收，电池可采用薄层结构，相对节约材料。   高能粒子辐射产生的缺陷对GaAs中的光生电子－空穴复合的影响较小，因此电池的抗辐射能力较强。   较高的电子迁移率使得在相同的掺杂浓度下，材料的电阻率比Si的电阻率小，因此由电池体电阻引起的功率损耗较小。   p-n结自建电场较高，因此光照下太阳电池的开路电压较高。   GaAs太阳电池发展趋势 GaAs叠层电池的设计，关键是调节各子电池材料的带隙、各个异质结之间的带隙匹配及各子电池的厚度，使各子电池之间的电流匹配，尽可能大的吸收和转换太阳光谱的不同子域，以获得最大的能量输出，从而大大提高电池的转换效率。      优化GaAs叠层电池的结构仍然是研究的重点，为更好的提高太阳电池的转换效率，在叠层电池设计中采用聚光技术成为开发的新热点。GaAs叠层太阳能电池由于制造成本较高，尚未大量进入地面应用市场，目前主要应用于空间电源系统。但由于其具有超高转换效率、强抗辐照性等独特性能，因此随着制备工艺的进步和聚光技术及跟踪系统技术的成熟，相信其地面应用前景更加美好。  5、CuInSe2太阳电池  薄膜材料是另一种重要的太阳能光电材料，它属于I-III-VI族，这种薄膜材料的光吸收系数较大。         CuInSe2的禁带宽度为1.02eV，太阳电池光电转换理论效率在25～30％左右，而且只需要1～2μm厚的薄膜就可以吸收99％以上的太阳光，从而可以大大降低太阳电池的成本，因此，它是一种具有良好发展前景的太阳电池。         目前，在实验室中CuInSe2太阳电池的光电转换效率已经超过19％，在国际上也已经投入了商业化生产。 • 由于CIS（CIGS）薄膜材料是多元组成的，元素配比敏感，多元晶体结构复杂，与多层界面匹配困难； • 材料制备的精度要求、重复性要求和稳定性要求很高，因此，材料的制备技术难度高； • 最大的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素 ，这也潜藏着一个成本的问题。 CdS薄膜作为窗口层具有很多优点，但也有其弱点，如对人体有害、污染环境等 CuInS2由于具有良好的性质，被认为是一种非常有前途的太阳电池材料，但是它仍处在研究阶段，没有规模工业化生产，主要问题包括：如何开发最佳的沉积技术、生产工艺，以降低成本，适应大规模、低成本生产；如何理解CuInS2薄膜生长机理及缺陷作用，进一步提高光电转换效率。 4、CdTe太阳电池 除Ⅲ-Ⅴ化合物半导体材料和太阳电池以外，Ⅱ-Ⅵ化合物半导体材料在太阳能光电转换方面也得到了广泛的关注，其中CdTe、CuInSe2(CuInS)材料和电池是其中的典型。         CdTe多晶薄膜的禁带宽度为1.45eV，太阳电池光电转换理论效率在30％左右，是一种高效、稳定且相对低成本的薄膜太阳电池材料，而且CdTe太阳电池结构简单，容易实现规模化生产，是近年来国内外太阳电池研究的热点之一。         目前，在实验室中CdTe太阳电池的光电转换效率已经超过16％，在国际上也已

经小规模生产。 缺点 • 在常温下CdTe是相对稳定和无毒的，但是Cd和Te是有毒的，在实际工艺制备CdTe薄膜时，并非所有的Cd2+都会沉积成薄膜，也会随着废气、废水等排出 • 制备CdS薄膜时，多采用化学浴方法，溶液中存在大量的Cd2+ • 地球上的Cd和Te资源十分有限，特别是稀有元素，这也潜藏着一个成本的问题   CdTe太阳能电池在具备上述许多有利于竞争的因素下，在2002年其全球市占率仅0.42﹪，2000年时全球交货量也不及70MW，目前CdTe电池商业化产品效率已超过10﹪，究其无法耀升为市场主流的原因，大至有下列几点： ① 模块与基材材料成本太高，整体CdTe太阳能电池材料占总成本的 53﹪。 ② 碲天然运藏量有限，其总量势必无法应付大量而全盘的倚赖此种光电池发电之需。 ③ 镉的毒性，使人们无法放心的 接受此种光电池。  6、有机太阳电池 优点  ① 化学可变性大，原料来源广泛； ② 有多种途径，可改变和提高材料光谱吸收能力、扩展光谱吸收范围，并提高载流子的传送能力； ③ 加工容易可大面积成膜，可采用旋转法流延法成膜，可进行拉伸取向使极性分子规整排列，采用L.B膜技术可在分子水平控制膜的厚度； ④ 易进行物理改性如采用高能离子注入掺杂或辐照处理以提高载流子的传导能力，减小电阻损耗提高短路电流； ⑤ 电池制作可多样化； ⑥ 价格便宜，有机染料高分子半导体等的合成工艺比较简单，如酞菁类染料早已实现工业化生产，因而成本低廉。 缺陷及原因      与无机硅太阳能电池相比，在转换效率、光谱响应范围、电池的稳定性方面，有机太阳能电池还有待提高。各种研究表明，决定光电效率的基本损失机制主要有： ① 半导体表面和前电极的光反射； ② 禁带越宽没有吸收的光传播越大； ③ 由高能光子在导带和价带中产生的电子和空穴的能量驱散； ④ 光电子和光空穴在光电池的光照面和体内的复合； ⑤ 有机染料的高电阻和低的载流子迁移率。 展望 (1) 优化电池表面结构，将电池表面反射的光重新集聚进入电池； (2) 使用抗反射镀膜俘获光子和制造多结多禁带结构电池捕获宽波长的光子从而获得合理的光子吸收效率； (3) 使用低电阻率和小覆盖面的金属作为前电极以获得大的填充因子和高的光电流； (4) 除制造薄的光电池(可以减小串联电阻)外，还可以用优化集聚和钝化技术降低载流子的复合； (5) 当用酞菁作材料制造光电池时，应该考虑其结晶型，因为光生载流子产率与结晶型有关； (6) 制造由纳米级材料组成的光电池。因为纳米材料是由超细微粒组成，而这些微粒边界区的体积大约是材料总体积的50％。这样的结构可能会带来奇特性能。 

7、染料敏化太阳电池 优点  成本低：仅为硅太阳能电池的1/5～1/10 ；  寿命长：使用寿命可达15-20年；  大规模生产：结构简单、易于制造。  结构  染料敏化纳米晶体太阳能电池（DSSCs）（或称Grätzel型光电化学太阳能电池）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。 电解质材料（缺点） (1) 易导致敏化染料的脱附;  (2) 溶剂易挥发,与敏化染料作用导致染料降解;  (3) 密封工艺复杂;  (4) 载流子迁移速率很慢,在高强度光照时不稳定;  (5) 存在其他氧化还原反应…… 面临主要问题  染料问题（现在公认使用效果较好的N3 制备过程较复杂,因而价格也比较昂贵。因此,寻找低成本而性能良好的染料成为当前研究的一个热点）   纳米材料（如何获得制备方法简单、尺寸分布可控的纳米材料？）    电解质及基体材料（为达到商业化的目标 溶液电解质要逐步用固体电解质取代，以提高稳定性和使用寿命）   电池的串并联问题……