第１９卷第５期２００６年９月
浙江万里学院学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｊｉａｎｇＷａｎｌｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖ０１．１９Ｎｏ．５
Ｓｅｐ．２００６太阳能电池及材料研究和发展现状
汪建军，刘金霞
（浙江万里学院，宁波３１５１０１）
摘要：文章介绍了不同材料的太阳能电池，如单晶硅、多晶硅、多晶硅薄膜、非晶硅薄膜、ＣｕｌｎＳｅ２、
ＣｄＴｅ、染料敏化等太阳电池主要制各工艺、典型结构与特性．简要说明不同电池商品化生产情况及光伏产业
发展趋势．
关键词：太阳能电池；高效电池；光伏产业
中图分类号：ＴＫ５１２文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－－２２５０（２００６）０５一００７３—０５
收稿日期：２００６－－０１一ｌｌ
作者简介：汪建军，浙江万里学院基础学院实验师；刘金霞，浙江万里学院基础学院副教授．
太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，它不产生任何环境污染，是清洁能源．太阳光辐射能转化电能是近些年来发展最快，最具活力的研究，人们研制和开发了不同类型的太阳能电池．太阳能电池其独特优势，超过风能、水能、地热能、核能等资源，有望成为未来电力供应主要支柱．制造太阳能电池材料的禁带宽度＆应在１．１ｅＶ．１．７ｅＶ之间，以１．５ｅＶ左右为佳，最好采用直接迁移型半导体，较高的光电转换效率（以下简称“效率”），材料性能稳定，对环境不产生污染，易大面积制造和工业化生产．１９５４年美国贝尔实验室研制了世界上第一块实用半导体太阳能电池，不久后用于人造卫星．经近半个世纪努力，人们为太阳电池的研究、发展与产业化做出巨大努力．硅太阳电池于１９５８年首先在航天器上得到应用．在随后ｌＯ多年里，空间应用不断扩大，工艺不断改进．２０世纪７０年代初，硅太阳电池开始在地面应用，到７０年代末地面用太阳电池产量已经超过空间电池产量，并促使成本不断降低．８０年代初，硅太阳电池进入快速发展，开发的电池效率大幅度提高，商业化生产成本进一步降低，应用不断扩大．２０世纪８０年代中至今，薄膜太阳能电池研究迅速发展，薄膜电池被认为大幅度降低成本的根本出路，成为今后太阳能电池研究的热点和主流，并逐步向商业化生产过渡．
１不同材料太阳电池分类及特性简介
太阳能电池按材料可分为品体硅太阳电池、硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜太阳电池和光电化学太阳电池等几大类．开发太阳能电池的两个关键问题就是：提高效率和降低成本．
１．１晶体硅太阳电池晶体硅太阳电池是ＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）市场上的主导产品，优点是技术、工艺最成熟，电池转换效率高，性能稳定，是过去２０多年太阳电池研究、开发和生产主体材料．缺点是生产成本高．在硅电池研究中人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，进一步提高效率．如发射极钝化、背面局部扩散、激光刻槽埋栅和双层减反射膜等，高效电池在这些实验和理论基础上发展起来的…．１．２硅基薄膜太阳电池多晶硅（ｐｌｏｙ．Ｓｉ）薄膜和非晶硅（ａ．Ｓｉ）薄膜太阳电池可以大幅度降低太阳电池价格．多晶硅薄膜电池优点是可在廉价的衬底材料上制备，其成本远低于晶体硅电池，效率相对较高，不久将会在ＰＶ市场上占据主导地位．非晶硅是硅和氢（约１０％）的一种合金，具有以下优点：它对阳光的吸收系数高，活性层只有ｌｌａｍ厚，材料的需求量大大减少，沉积温度低（约２００℃），可直接沉积在玻璃、不锈钢和塑料膜等廉价的衬底材料上，生产成本低，单片电池面积大，便于工业化大规模生产．缺点是由于非晶硅材料光学禁带宽度为１．７ｅＶ，对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，限制了非晶硅电池的效率，且其效率会随着光照时间的延续而衰减（即光致衰退），使电池性能不稳定．
７４浙江万里学院学报２００６年９月
１．３化合物半导体薄膜太阳电池化合物半导体薄膜太阳电池主要有铜铟硒（ＣＩＳ）和铜铟镓硒（ＣＩＧＳ）、ＣｄＴｅ、ＧａＡｓ等，它们都是直接带隙材料，带隙宽度Ｅ在１．１．６ｅＶ之间，具有很好大范围太阳光谱响应特性．所需材料只要几个微米厚就能吸收阳光的绝大部分，是制作薄膜太阳电池的优选活性材料．ＧａＡｓ带隙宽度１．４５ｅＶ，是非常理想直接迁移型半导体ＰＶ材料，在ＧａＡｓ单晶衬底上生长单结电池效率超过２５％，但价格也高，用于空间瞠。．ＣＩＳ和ＣＩＧＳ电池中所需ＣＩＳ、ＣＩＧＳ薄膜厚度很小（约２ｕｍ），吸收率高达１０５／ｃｍ．ＣＩＳ电池的带隙Ｅ为１．０４ｅＶ，是间接迁移型半导体，为了提高效率，只要将Ｇａ替代ＣＩＳ材料中部分Ｉｎ，形成Ｃｕｌｎｌ．。ＧａｘＳｅ２（简称ＣＩＧＳ）四元化合物，掺Ｇａ目的将带隙宽度＆调到１．５ｅＶ，因而ＣＩＧＳ电池效率高∞。．ＣＩＳ和ＣＩＧＳ电池由于廉价、高效、性能稳定和较强的抗辐射能力得到各国ＰＶ界的重视，成为最有前途新一代太阳电池，非常有希望在未来十年大规模应用［３－４］．缺点是Ｓｅ、Ｉｎ都是稀有元素，大规模生产材料来源受到一定限制．ＣｄＴｅ电池的带隙Ｅ。为１．５ｅＶ，光谱响应与太阳光谱十分吻合，性能稳定，光吸收系数极大，厚度为１１．ｔｍ的薄膜，足以吸收大于ＣｄＴｅ禁带能量的辐射能量的９９％，是理想化合物半导体材料，理论效率为３０％哺１，是公认的高效廉价薄膜电池材料，一直被ＰＶ界看重．缺点是Ｃｄ有毒，会对环境产生污染．因此ＣｄＴｅ电池用在空间等特殊环境．
１．４染料敏化Ｔｉｏｚ纳米薄膜太阳电池１９９１年瑞士Ｇｒａｔｚｅｌ教授以纳米多孔Ｔｉ０２为半导体电极，以Ｒｕ络合物作敏化染料，并选用１２／１３．氧化还原电解质，发展了一种新型的染料敏化Ｔｉ０２纳米薄膜太阳电池（简称ＤＳＣ）．ＤＳＣ具有理论转换效率高，透明性高，廉价成本和简单工艺等优点，实验室光电效率稳定在１０％以上∞１．缺点是使用液体电解质，带来使用不便以及对环境影响．染料敏化Ｔｉ０２纳米化学太阳能电池受到国内外科学家的重视．目前对它的研究处于起步阶段，近年来成为世界各国争相开发研究热点．
２不同材料太阳电池主要制备工艺、典型结构、效率比较分析
２．１单晶硅太阳电池单晶硅太阳电池制备和加工工艺：一般以高纯度单晶硅棒原料，有的也用半导体碎片或半导体单晶硅的头尾料，经过复拉制成太阳电池专用的单晶硅棒．在电弧炉中用碳还原石英砂制成纯度约９９％冶金级半导体硅，然后将它在硫化床反应器进行化学反应，使其杂质水平低于１０‘１０％，达到电子级半导体硅要求．将单晶硅棒切成厚约３００ｕｍ硅片作太阳电池原料片，通过在硅片上掺杂和扩散，硅片上形成了ｐｎ结，然后采用丝网印刷法，将银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面上涂减反射膜，这样，单晶硅太阳电池单体片就制成了．经检验后的单体片按需要规格组装成太阳电池组件（太阳电池板），用串联和并联的方法构成一定输出开路电压和短路电流．
２．２多晶硅太阳电池浇铸多晶硅技术是降低成本的重要途径之一，该技术省去昂贵单晶拉制过程，用纯度低的硅作投炉料，耗料、耗电较小．铸锭工艺主要有定向凝固法和烧铸法两种．定向凝固法：将硅料放在坩埚中加以熔融，从坩埚底部通上冷源形成一定温度梯度，使固液界面从坩埚底部向上移动形成晶锭．烧铸法：选择多晶块料或单晶硅头尾料，破碎后用１：５氢氟酸和硝酸混合液进行适当腐蚀，用离子水冲洗呈中性，并烘干．用石英坩埚装好多晶硅材料，加入适量硼硅，放入烧铸炉，在真空状态下加热熔化，熔化后保温２０ｍｉｎ，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后得多品硅锭．晶体硅太阳电池典型结构、效率等如表１所示ｕ’“．
表１国内外高效晶体硅太阳电池比较
２．３多晶硅薄膜太阳电池通常的晶体硅太阳电池是在厚度３５０－－一４５０ｌａｍ的高质量硅片上制成的，实际消耗的硅材料较多．为了节省材料，人们从２０世纪７０年代中期就开始在廉价的衬底上沉积多晶硅薄膜，
第５期汪建军，刘金霞：太阳能电池及材料研究和发展现状７５
用相对薄晶体硅层作电池激活层．目前制备多晶硅薄膜电池工艺方法主要有以下几种：化学气相沉积（ＣＶＤ）法；低压化学气相沉积（ＬＰＣＶＤ）法；等离子增强化学气相沉积（ＰＥＣｖＤ）法；液相外延（ＬＰＥ）法；快速热ＣＶＤ（ＲＴＣＶＤ）法；溅射沉积（ＰＳＭ）法等．ＣＶＤｊ亡艺：以Ｓｉｌｌ２Ｃ１２、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＣｈ或ＳｉＨ４作反应气体，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、Ｓｉ０２、ＳｉａＮ４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法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，然后再在这层晶粒上沉积厚的多晶硅薄膜．该工艺中区熔再结晶（ｚＭＲ）技术无疑是很重要的一个环节．
２．４非晶硅薄膜太阳电池非晶硅薄膜太阳电池典型制备工艺：一般用高频辉光放电、ＰＥＣＶＤ等方法制各．辉光放电法是将石英容器抽成真空，充入氢气或氩气稀释硅烷（ＳｉＨ４），用射频电源加热，使硅烷电离形成等离子体．非晶硅薄膜就沉积在被加热的衬底上．若在硅烷中掺入适量氢化磷或氢化硼，可得ｎ型或Ｐ型非晶硅膜．非晶硅中由于原子排列缺少结晶硅的规则性，缺陷多．为此，要在Ｐ层与ｎ层之间加入较厚的本征层ｉ，非品硅薄膜电池一般具有ｐ．ｉ．ｎ结构．为了提高光电效率和改善稳定性，通常制备ｐ．ｉ．ｎ／ｐ．ｉ－ｎ／ｐ．ｉ．ｎ叠层太阳能电池，叠层太阳电池是在制备的ｐ．ｉ．ｎ单结太阳能电池上再沉积一个或多个ｐ．ｉ．ｎ形成的双结或三结非晶硅薄膜电池．非晶硅太阳电池在玻璃（ｇｌａｓｓ）衬底上沉积透明导电膜（ＴＣＯ），然后依次用等离子反应沉积ｐ．ｉ．ｎ三层非晶硅，再蒸镀铝（ＡＩ）电极．光从玻璃入射，电池电流从导电膜和铝引出，双结非晶硅薄膜电池结构为ｇｌａｓｓ／ＴＣＯ／ｐ．ｉ．１１／ｐ．ｉ．ｎ／ＺｎＯ／Ａｇ／ＡＩ，衬底为不锈钢和塑料膜等．为了增加短波区的光谱响应，采用梯度膜层的ａ－ＳｉＣ窗口涂层和微晶硅Ｐ膜层；为了增加长波区的光谱响应，采用绒面ＴＣＯ膜、绒面多层背反射电极（ＺｎＯ／Ａｇ／Ａ１）和多带隙叠层结构，从而提高光电转换效率伸１．表２为多晶硅薄膜太阳电池比较ｕ川，表３为非晶硅薄膜太阳电池及组件比较哺１．
表２多晶硅薄膜太阳电池比较
衬底薄膜制各方法效率研究机构
ＳｉＬＰＣＶＤ、ＺＭＲ１９．Ｏ％德国Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ
ＳｉＬＰＣＶＤ、ＺＭＲ１６．４％日本三菱公司
一ＬＰＥ法１６．４％新南威尔士大学
玻璃Ｐｉｎ结构ＰＥＣＶＤ１２．０％日本Ｋａｎｅｋａ公司曼ｉ≥丛堕璺∑Ｑ！！：垡ｊ！塞奎堕墼婴塞匝
表３非晶硅薄膜太阳电池及组件比较
结构面积／ｃｍ２稳定效率研究机构
２．５ｃＩｓ和ＣＩＧＳ薄膜太阳电池ＣＩＳ电池薄膜的生长工艺主要有真空蒸发法、铜铟合金膜的硒化处理法等．蒸发法是采用各自的蒸发源蒸镀铜、铟和硒，硒化处理法是使用Ｈ２Ｓｅ叠层膜硒化，但该法难以得到均匀的ＣＩＳ．ＣＩＳ电池结构：金属栅状电极，减反射膜／窗口层（ＺｎＯ）／过渡层（ＣｄＳ）／光吸收层（ＣＩＳ）／金属背电极（ＪⅥＯ）／衬底．经过多年研究，ＣＩＳ电池发展了不同结构，主要差别在于窗口的选择．ＣＩＳ薄膜电池从８０年代初８％的效率发展到目前的１５％左右ｂ１．ＣＩＳ薄膜太阳电池具有价格低廉、性能良好和制作工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向．
ＣＩＧＳ制备工艺有共蒸法和硒化法哺３．共蒸法是在衬底上用Ｃｕ、Ｉｎ和（Ｇａ）Ｓｅ进行蒸发、反应；硒化法是先在衬底上生长Ｃｕ、Ｉｎ（Ｇａ）层，再在Ｓｅ气氛中硒化．成膜方法有溅射法、近空间升华（ＣＳＳ）法、ＭＯＣＶＤ法、电沉积法等，大面积商业化生产采用磁控溅射法．ＣＩＧＳ基本结构：ｇｌａｓｓ／Ｍｏ／ＣＩＧＳ／ＣｄＳ／ＺｎＯ．美国能源部可再生能源实验室（ＮＲＥＬ）于１９９９年研制出效率为１８．８％ＣＩＧＳ电池，目前ＣＩＧＳ效率达１９．２％憎１．
２．６ＣｄＴｅ薄膜太阳电池ＣｄＴｅ薄膜生长工艺主要有：丝网印刷烧结法，真空蒸发法，近空间升华法，电镀沉积法等．丝网印刷烧结法：由含ＣｄＴｅ、ＣｄＳ浆料进行丝网印刷ＣｄＴｅ、ＣｄＳ膜，然后在６００＂～７００ｌ℃可控气氛下进行热处理１ｈ得大晶粒薄膜．近空间升华法：采用玻璃作衬底，衬底温度５００＂～６００℃，沉积速率１０１１ｍ／ｍｉｎ．真空蒸发法：将ＣｄＴｅ从约７００℃加热钳埚中升华，冷凝在３００＂～４００℃衬底上，典型沉
７６浙江万里学院学报２００６年９月
积速率ｌｎｍ／ｓ．以ＣｄＴｅ吸收层，ＣｄＳ作窗口层半导体异质结电池的典型结构：减反射膜／玻璃／（Ｓｎ０２：Ｆ）／ＣｄＳ／Ｐ．ＣｄＴｅ／背电极．ＣｄＴｅ电池实验室效率１６．４％，商业化电池平均效率８％．１０％旧１．
２．７染料敏化Ｔｉｏｚ纳米薄膜太阳电池Ｔｉ０２纳米太阳电池制备：先合成Ｔｉ０２纳米粒子，合成方法很多，包括液相水解法、气相火焰法、ＴｉＣｌ４气相氧化法、溶胶凝胶法等，多数用水解法，然后将制得Ｔｉ０２纳米粒子微粒均匀涂于导电玻璃上，在室温干燥１０ｍｉｎ，在５０℃下处理１５ｍｉｎ，再以２０．５０℃／ｍｉｎ的速率升温至４５０℃处理３０ｍｉｎ，冷却后得１０１ｘｍ厚纳米多孔Ｔｉ０２膜¨０。．在纳米粒子上吸附一层高效染料敏化剂形成阳极，染料敏化剂为Ｒｕ络合物，１９９３年报道效率为１ｌ％瞪。．Ｔｉ０２纳米太阳电池结构：导电玻璃／多孔纳米Ｔｉ０２膜／染料敏化剂／电解液／透明电极ｕ…．
３太阳能电池研究现状
３．１单晶硅、多晶硅太阳电池目前研究的主要任务是在提高效率同时如何进一步降低成本采用发射极钝化、倒金字塔表面织构化、分区掺杂、刻槽埋栅电极和双层减反射膜等技术工艺提高效率．有的采用新工艺技术研制新型结构电池，如日本Ｓａｎｙｏ公司研制ＩｔｉＴ电池，采用ＰＥＣＶＤ工艺在ｎ型单晶硅片上下面沉积非晶硅层，构成异质结电池，大面积效率２１％ｎ１．目前，晶体硅太阳电池向薄片化方向发展，通过制备条带状硅提高材料利用率，在商业生产上普遍采用限边喂膜生长法，枝蔓蹼状法等带硅技术降低生产成本．从效率和材料来源考虑，太阳电池今后发展重点仍然是硅太阳电池．
３．２多晶硅薄膜电池既有晶硅电池高效、稳定、资源丰富、无毒的优势，又具有薄膜电池低成本优点，成本远低于单晶硅电池，成为国际上研究开发热点，国外发展比较迅速，在未来地面应用方面将是发展方向有在玻璃、（ｓｉ０２和ＳｉＮ包覆的）陶瓷、（ＳｉＣ包覆的）石墨等廉价衬底上采用ＰＥＣＶＤ、ＲＴＣＶＤ生长多晶硅薄膜电池，还有通过激光刻槽和化学电镀实现接触、互联和集成的叠层多晶硅薄膜电池．非晶硅薄膜电池研究工作主要在提高效率和稳定性方面．优化电池结构设计，采用多带隙多ｐｉｎ结叠层电池，减薄各ｐｉｎ结的ｉ层厚度，增强内建电场，降低光诱导衰减，可提高效率和稳定性．非晶硅薄膜电池质量轻、成本低，有极大发展潜力，如果效率和稳定性方面进一步提高，将是太阳电池主要发展产品．我国研制的ｌｃｍ２与３０×３０ｃｍ２单结电池实验室初始效率分别为１１．４％与６．２％…．目前研究任务是提高大面积非晶硅电池稳定效率，稳定效率７．８％，寿命２０年，尽快为产业化服务．我国硅基薄膜太阳电池研究水平和产业化进程与国际水平相差较大，还处于实验阶段．
３．３ＣＩＳ，ＣＩＧＳ，ＣｄＴｅ电池被认为未来实现低于１美元／峰瓦成本目标的典型薄膜电池ＣＩＧＳ电池在实现产量时制造成本比硅电池更低，如生产工艺发展成熟，产业化问题得以解决，与硅电池相比有很强竞争优势，是一种很有发展前途薄膜太阳电池．目前研究重点是进一步提高效率，降低成本，使之大规模产业化．我国对ＣＩＳ，ＣＩＧＳ，ＣｄＴｅ、ＤＳＣ太阳电池重点研究新工艺，新结构，提高大面积组件效率，建设中试线．我国对ＤＳＣ太阳电池研究与国际同步．ＤＳＣ电池由于液体电解质存在，这种电池稳定性还存在问题，引入固态电解质解决稳定性问题是这种电池重要研究方向．但全固态电解质纳米太阳电池效率不理想，仍需进一步深入研究．
４太阳能电池商业化发展趋势
国外各种太阳电池商业化进程是不同的，１９９８年前单晶硅电池占主导地位，１９９８年后多晶硅电池超过单晶硅跃居首位，非晶硅和ＣｄＴｅ薄膜电池从８０年代中期开始商业化生产，由于非晶硅薄膜效率低、易老化和人们对Ｃｄ的毒性担忧问题，市场份额增加缓慢，ＣＩＳ电池商业化起步较晚发展相对缓慢．表４、表５分别为２０００．２００３年世界各国太阳能电池产量和２００３年全世界各种太阳能电池的产量ｕ¨．由此可见，日本、美国和欧洲在太阳能电池产量上处于领先水平，日本新能源产业技术开发机构（ＮＥＤＯ）投入巨资对各种类型太阳能电池进行大量开发研究，并取得可喜成绩．２００３年排名前１０位生产商的产量占全世界８５％．最近５年全世界光伏产量平均增长率为３５％，预见２０１０．２０１５年光伏组件成本可以降到ｌ美元／峰瓦，约是目前成本的一半．
第５期汪建军，刘金霞：太阳能电池及材料研究和发展现状７７表４２０００－２００３年世界太阳能电池产量（■ｗ）表５２００３年全世界各种太阳能电池的产量
国内太阳电池产业化起步较晚，但近年来商业化生产发展较快．２００５年南京中电光伏科技有限公司引进澳大利亚先进太阳能技术，建设三条太阳电池生产线，形成ＩＯＯＭＷ生产规模，该生产基地计划２００８年生产太阳电池６００ＭＷｎ引．到２００６年末期，无锡尚德公司的太阳电池产能将达到２４０ＭＷ．到２００８年，天威英利公司三期扩建项目如果完成的话，太阳电池产能从目前的ＩＯＯＭＷ提高到６００ＭＷ．总之，ＣＩＳ和ＣＩＧＳ薄膜太阳电池产业化问题解决后很有发展前途．今后太阳电池商业化发展的重点仍是多晶硅薄膜和非晶硅薄膜电池，由于多晶硅薄膜和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本，将成为市场的主导产品．
参考文献：
［１］赵玉文．太阳能电池进展［Ｊ］．物理，２００４，（２）：９９－１０５．
［２］蒋荣华，肖顺珍，杨卫东．化合物太阳能电池与材料的研究进展［Ｊ］．新材料产业，２００４，（５）：３８—４２．
［３］孙云，王俊清，杜兆峰，等．ＣＩＳ和ＣＩＧＳ薄膜太阳电池的研究［Ｊ］．太阳能学报，２００１，（２）：１９２—１９５．
［４］Ｎ．Ｂ．Ｃｈａｕｒｅ，Ｊ．Ｙｏｕｎｇ，Ａ．Ｐ．Ｓａｍａｎｔｉｌｌｅｋｅ，ｅｔａ１．Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｐ－ｉ－ｎＣｕｌｎＳｅ２ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｓｆｏｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＳｏｌａｒＣｅｌｌｓ。２００４，８１：１２５—１３３．
［５］ＤｅｂＳＫ．ＲｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰＶｃｅｌｌｓ［Ｊ］．Ｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙ，１９９８，１５（１／４）：４６７—４７２．
［６］林红，李建保．日本染料敏化太阳能电池最新研究动向［Ｊ］．世界科技研究与发展，２００４，（５）：５－９．
［７］蒋荣华，肖顺珍．硅基太阳能电池与材料［Ｊ］．新材料产业，２００３，（７）：８－１３．
［８］耿新华，孙云，王守畔，等．薄膜太阳电池研究进展［Ｊ］．物理，１９９９，２８（２）：９６—１０２．
［９３耿新华．中国薄膜太阳电池发展［Ａ］．第八届中国光伏会议暨中日光伏论坛论文集［Ｃ］．２００４：２３—２９．
［１０］孙宝，郝彦忠，李伟，王禄．纳米太阳电池研究进展［Ｊ］．河北科技大学学报，２００２，（２）：２２—３１．
［１１］丁海成，高立峰，马兵．２００３年世界太阳能光伏市场状况［Ｊ］．可再生能源，２００４，（６）：７１—７２．
［１２］姜圣瑜．国内最大太阳能电池生产基地在南京建设［Ｎ］．新华日报，２００５－０３－１０．
ＴｈｅＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｏｌａｒＣｅｌｌｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓ
ＷＡＮＧＪｉａｎ－ｊｕｎＬＩＵＪｉｎ—ｘｉａ
（ＺｈｃｊｉａｎｇＷａｎｌｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎｉｎｇｂｏ３１５１０１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｙｐｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｏｌａｒｃｅｌｌｓｍａｄｅｆｒｏｍｖａｒｉｏｕｓｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈ雒ｓｉｎｇｌｅ－ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎ，ｍｕｌｔｉ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ，ｐｏｌｙ－Ｓｉｔｈｉｎｆｉｌｍ，ａ－Ｓｉｔｈｉｎｆｉｌｍ，ＣＩＳ，ＣｄＴｅ，Ｄｙｅ－ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄｃｅｌｌｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＣｏｍｍｅｒｃｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｓｏｌａｒｃｅｌｌｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆＰＶｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓａｒｅｅｘｐｌａｉｎｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ；ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃｅｌｌ；ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｌｃｉｎｄｕｓｔｒｙ
太阳能电池及材料研究和发展现状
作者：汪建军， 刘金霞， WANG Jian-jun， LIU Jin-xia
作者单位：浙江万里学院,宁波,315101
刊名：
浙江万里学院学报
英文刊名：JOURNAL OF ZHEJIANG WANLI UNIVERSITY
年，卷(期)：2006，19(5)
被引用次数：7次
参考文献(12条)
1.赵玉文太阳能电池进展[期刊论文]-物理 2004(02)
2.蒋荣华.肖顺珍.杨卫东化合物太阳能电池与材料的研究进展[期刊论文]-新材料产业 2004(05)
3.孙云.王俊清.杜兆峰CIS和CIGS薄膜太阳电池的研究[期刊论文]-太阳能学报 2001(02)
4.N B Chaure.J Young.A P Samantilleke Electro-deposition of p-I-n CuInSe2 multi-layers for photovoltaic applications 2004
5.Deb S K Recent development in high efficiency PV cells 1998(1-4)
6.林红.李建保日本染料敏化太阳能电池最新研究动向[期刊论文]-世界科技研究与发展 2004(05)
7.蒋荣华.肖顺珍硅基太阳能电池与材料 2003(07)
8.耿新华.孙云.王守畔薄膜太阳电池研究进展[期刊论文]-物理 1999(02)
9.耿新华中国薄膜太阳电池发展 2004
10.孙宝.郝彦忠.李伟.王禄纳米太阳电池研究进展[期刊论文]-河北科技大学学报 2002(02)
11.丁海成.高立峰.马兵2003年世界太阳能光伏市场状况[期刊论文]-可再生能源 2004(06)
12.姜圣瑜国内最大太阳能电池生产基地在南京建设 2005
相似文献(5条)
1.期刊论文黄庆举.林继平.魏长河.姚若河.HUANG Qing-ju.LIN Ji-ping.WEI Chang-he.YAO Ruo-he硅太阳能电池的应用研究与进展-材料开发与应用2009,24(6)
介绍了三代太阳能电池的发展历程和最新研究进展,晶体硅太阳能电池在光伏产业中主要朝高效方向发展,认为廉价、高效多晶硅薄膜太阳能电池,是当前太阳能电池研究的热点,也是未来太阳能电池发展的方向.
2.学位论文罗派峰铜铟镓硒薄膜太阳能电池关键材料与原理型器件制备与研究2008
铜铟镓硒(Cu(In，Ga)Se2，简写GIGS)薄膜太阳能电池以其转换效率高、成本低、性能稳定等优点，而引起国际光伏界的广泛关注。本文主要从高效、低成本以及环境友好等角度出发，研究电池器件中光吸收层和缓冲层等薄膜材料的真空和非真空制备工艺，以期为CIGS薄膜电池的大面积商业化应用奠定基础。论文主要分为三部分，具体内容如下：
第一部分主要包括高质量CIS和CIGS薄膜的真空溅射后硒化工艺探索及其反应机理研究。首先，是CIS薄膜的射频溅射后硒化法制备。采用Cu靶和
In靶依次溅射CuIn金属预置层，以Se粉取代剧毒H2Se硒化，制备出了接近化学计量比的富铜CIS薄膜，对薄膜结构、形貌和电学性能进行了表征，得到了最佳的硒化温度500℃，并推断出CuSe与InSe在高温下化合生成CIS的反应路线。然后，是CIGS薄膜及器件的射频溅射后硒化法制备。根据高效电池的梯度带隙“三明治”结构设计，采用CuInGa合金靶和In靶交替溅射CuInGa金属预置层，并利用多步分层式硒化法，来降低硒化过程中Ga的偏聚和优化薄膜组分，制备出了高质量的CIGS薄膜及效率器件，得到4.67％的光电转换效率。最后，采用脉冲激光沉积(PLD)后硒化法制备CIS薄膜。利用PLD腔的较高真空度，对金属预置层进行低温合金化，硒化后制备出了符合化学计量比的CIS薄膜，吸收系数达到了105cm—1量级，光学带隙为0.98 eV，并证明了低温合金化工艺有利于CIS单相薄膜的形成。
第二部分为CIS薄膜的低成本非真空法制备。首先，采用操作简单的电沉积工艺制备CIS薄膜。以导电玻璃(ITO)为衬底，采用恒电位共沉积的方法成功制备出了符合化学计量比的CIS薄膜，考察了沉积电位、溶液PH值、浓度配比、络合物以及退火工艺等因素的影响，并得出了电沉积CIS薄膜的最佳工艺：配比为Cu：In：Se=1：5：2，络合剂柠檬酸钠的浓度为0.1 M/L，在PH值为1.7，电压为1.6V的条件下制备的CIS薄膜较好，退火后薄膜结晶性能大幅度提高。其次，采用同样合成简单、成本低廉的非真空旋涂工艺制备CIS薄膜及器件。分别以Cu—In和Cu—In—Se两种可溶性盐为前驱物，采用简单易操作的旋涂法制备CIS薄膜，探索出了单相性较好的CIS薄膜的非真空旋涂制备工艺，并研究了不同前驱物浆料对薄膜成相质量及性能的影响规律，结果说明Cu—In—Se前躯体更能制备出光滑平整的薄膜，并采用非真空法制备出了CIS效率电池，光电转换效率为0.97％。
最后一部分为无毒环保型缓冲层材料ZnS薄膜的制备。首先，主要是采用操作简单的湿法化学浴和电沉积工艺制备ZnS薄膜，探索出了电沉积和化学浴法制备ZnS薄膜的最佳工艺：PH=3，U=0.1V，t=30min；T=80℃，t=15min，考察了退火工艺的影响，并通过各种表征手段对两种工艺进行了比较，对比得出采用电化学法明显优于传统CBD法的结论。其次，则主要想从干法的PLD工艺入手，开发全干法的CIGS制程工艺。在不同的沉积温度下制备出了高质量的ZnS薄膜，对薄膜进行了表征，对比湿法沉积的CdS工艺，具有成本低、无毒环保和更强短波段光吸收的优势，并有望在CIGS薄膜电池缓冲层材料的全干法制程工艺中得到应用。
3.学位论文苏里曼·特拉奥雷多孔多晶硅太阳能电池性能研究2003
作者在北京市太阳能研究所和云南师大太阳能研究所参加了高效电池(19.79％)、刻槽埋栅电池(18.6％，薄膜太阳电池(14.8％)、多孔硅技术在太阳电池中应用(10.72％,12.66％)等应用研究项目的研究工作，研究取得了多项具有创新意义的结果。
多孔硅多晶太阳电池的研究属于目前太阳能电池研究领域的热点课题之一，作者研究了两种方法制备多孔硅太阳电池，同时研究了多孔硅对多晶硅
缺陷的吸杂作用、多孔硅光荧光现象的稳定性、多孔硅的减反射作用及丝网印刷欧姆接触等。论文有多项创新点，主要包括:1.两步多孔硅工艺技术，同时实现Gettering和减反射功能。通过这一非常简单的方法达到了12.66％的效率。这一独创的两步多孔硅法对于光伏电池的产业化发展具有积极意义。
2.多孔工艺之后，采用非含氧溶液进行存储，大大改善了光电池的稳定性。制备多孔硅后在甲苯和二甲苯处理后性能非常稳定，通过比较得到了经过含水溶液处理后多孔硅处于不稳定状态的结论。
3.通过多孔工艺和重磷搀杂扩散，达到较小的反射率。反射率降低到了1.7％,光电转换效率达到11.9％。
4.期刊论文刘艳红.刘爱民.Liu Yanhong.Liu Aimin带有本征薄层的异质结太阳能电池-半导体技术2010,35(1) 带有本征薄层的异质结(HIT)太阳能电池制备工艺温度低、转换效率高、高温特性好,是低价高效电池的一种.根据相关文献,遵循HIT电池发展的过程,从原理、结构、制备工艺等角度对其进行了深入分析,指出PECVD技术在制备HIT电池中存在的问题,并对HWCVD法制备高效HIT电池的前景进行了探讨,同时分析了a-Si:H/Si界面钝化、双面异质结结构、表面织构及栅线的优化设计等技术手段对制备高效HIT电池的重要性.
5.学位论文郑芬Ga-Se和Cu-Ga二元系的热力学评估2008
黄铜矿结构铜铟镓硒Cu(In，Ga)Se2(简称CIS或CIGS)化合物作为太阳能电池吸收材料，具有十分良好的潜力。CIS/CIGS材料的组成范围宽，所属体系相关系复杂，而产品性能对组成和结构却十分敏感，因此存在工艺重复性差，高效电池成品率低等问题。开展与CIS/CIGS材料生长过程有关的热力学和动力学研究，探讨CIS/CIGS材料的组成、结构和生长条件的关系，寻求其内在规律是十分必要的。近年发展起来的CALPHAD(CALculation of PAase Diagram)技术，在材料设计中得到广泛的应用。多年来，利用CALPHAD技术，建立完备的CIS/CIGS材料涉及的Cu-In-Ga-Se四元体系的热力学和动力学数据库，为该体系材料研究提供基础数据是本课题组的目标之一。
本论文利用CALPHAD技术，根据热力学自洽的原理，将Ga-Se和Cu-Ga二元系实验相图和有限的散落的文献热力学数据进行热力学评估和优化，修正和统一了各相的热力学模型。
研究工作中针对要建立高元系热力学数据库的目标，以及本课题组前期评估其他子二元系时采用了亚晶格离子溶液模型描述液相，合理地解释了文献中报道的大部分实验数据，故本文也采用亚晶格离子溶液模型来描述液相。
针对其中的线性化合物GaSe和β-Ga2Se3有最新报道的热容、标准生成焓和熵值实验数据，评估得到了GaSe和β-Ga2Se3的Gibbs自由焓表达式.
利用优化获得的热力学模型参数进行相图和热力学性质如活度、生成焓、液相混合焓、热容、熵值的计算，并和实验数据结果进行了比较，结果表明，计算值和实验结果吻合程度令人满意.
引证文献(6条)
1.黄庆举.林继平.魏长河.姚若河硅太阳能电池的应用研究与进展[期刊论文]-材料开发与应用 2009(6)
2.张发云.叶建雄铸造多晶硅制备技术的研究进展[期刊论文]-材料导报 2009(9)
3.李丽.张贵友.陈人杰.陈实.吴锋太阳能电池及关键材料的研究进展[期刊论文]-化工新型材料 2008(11)
4.任华.傅艳华太阳能光伏产业现状与发展趋势[期刊论文]-新余高专学报 2007(6)
5.丁云多晶硅的应用及生产技术[期刊论文]-云南冶金 2007(5)
6.张谷一硒化预制膜制备CuInSe<,2>和Cu（In，Al）Se<,2>薄膜[学位论文]硕士 2007
本文链接：https://www.doczj.com/doc/4d12719839.html,/Periodical_zjwlxyxb200605022.aspx
授权使用：南昌大学图书馆(wfncdxtsg)，授权号：8d105330-1c6b-4010-aaa1-9e1d00d9259d
下载时间：2010年10月28日
太阳能电池发展现状综述 摘要：随着社会的发展，传统能源消耗殆尽,能源越来越收到重视。其中发展前景最为广阔的莫过于太阳能。太阳能绿色环保，因此逐渐受到了人们的普遍重视。太阳能已成为新能源领域最具活力的部分，世界各国都致力于发展太阳能。本文主要阐述了太阳能电池的发展历程，太阳能电池的种类，太阳能电池的现状以及发展前景. 关键词：太阳能电池；太阳能电池种类；发展现状； Narration on the Current Situation of Solar Battery Abstract:With the development of society, traditional energy will be used up in a short time.Eneygy are being payed more and more attention.And the solar energy is the most promising.Because of its’environmental protection,it gets widespread attention. Solar energy has become the most vibrant part among the new energy field,and all countrise tried their best to develop solar energy.This article mainly explains the development of solar battery,the types of solar battery,curent situation of solar battery and its’ prospect. Key Words:solar battery; types of solar battery; curent situation of solar battery 1引言 随着经济的发展，能源的重要性日趋凸显。但是石油、煤等不可生起源消耗殆尽，人们开始探索新的能源。太阳能取之不尽用之不竭，因此受到了人们的亲睐。在太阳能电池领域中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域[1]．太阳能电池的研制和开发日益得到重视．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的光电子转化反应。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一V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；③纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：①半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率；③材料本身对环境不造成污染；④材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料[2]．这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因. 本文简要地综述了太阳能电池发展进程，太阳能电池的种类，以及发展现状，并讨论了太阳能电池的发展趋势。 2太阳能电池现状及其前景
有机薄膜太阳能电池的研究进展 摘要：围绕提高有机薄膜太阳能电池的能量转换效率，从太阳光吸收效率、激子的分解率、载流子的迁移率和电荷向电极的注入效率4个方面综述了国内外的研究进展，并指出了提高转换效率的研究趋势，展望了有机薄膜太阳能电池的美好前景。 关键词：有机薄膜太阳能电池；转换效率 1 前言 近年来，有机薄膜太阳能电池的发展尤其引人注目，德国、日本、韩国和美国在这一领域处于领先地位。相比传统的硅基太阳能电池，有机薄膜太阳能电池以其潜在的低成本、高效率、环境友好、稳定性高的特点，成为最有希望实现民用化光伏的产业，目前的转换效率突破了9%，发展趋势被业界一致看好。 2 有机薄膜太阳能电池的基本原理 图1 有机薄膜太阳能电池的基本原理 当阳光从阳极层（P型有机半导体）照射时，有机分子吸收光产生激子，激子向电子给体和电子受体的界面移动，在界面处通过光诱导解离分解成自由电子和自由空穴，自由电子和自由空穴各自向电极两端迁移，最后注入到两端电极输向外电路。 3 提高转化效率的研究进展 有机薄膜太阳能电池要实现产业化，就需要有较高的转换效率，目前提高转换效率的研究主要集中在以下几方面： 3.1 提高太阳光吸收效率 材料对太阳光的吸收效率越高激子的生成效率就越高。有机材料对太阳光的吸收一般在可见光区，大部分材料对太阳光的吸收利用率不超过40 %，提高材料的吸收光谱与太阳光谱的 匹配性是提高材料对太阳光吸收效率的有效途径。另外，还可以在器件结构中引入具有强吸收特性的材料。利用它们吸收部分太阳能量，再通过激子扩散将其转移给活性材料［1］。 将太阳光吸收特性不同的电池单元层积得到级联电池（又称叠层电池），通过底层电池对顶层电池的补充吸收可以增加对太阳光谱的吸收。张馨芳［2］等人研究了有机无机复合体系本体异质结叠层有机太阳能电池，用Ag作为夹层材料来连接上层的本体异质结太阳电池和下层的太阳电池，得到的叠层结构的太
专题介绍 有机太阳能电池研究进展 X 林 鹏,张志峰,熊德平,张梦欣,王 丽 (北京交通大学光电子技术研究所,信息存储、显示与材料开放实验室,北京,100044) 摘 要:有机太阳能电池与无机太阳能电池相比,还存在许多关键性问题。为了改善有机太阳能电池的性能,各种研究工作正在进行,这些研究主要是为了寻找新的材料,优化器件结构。对电池原理、部分表征方法、效率损失机制、典型器件结构、最近的发展、以及未来的发展趋势作了简要描述。 关键词:有机太阳能电池;器件结构;给体;受体;转换效率 中图分类号:T N 383 文献标识码:A 文章编号:1005-488X(2004)01-0055-06 Progres s in Study of Organic Sola r Ce ll LIN Peng ,ZHANG Zhi -feng ,XIONG De -ping ,ZHANG Meng -xin ,WANG Li (I nstitute of O p toelectronics T echnology ,Beij ing J iaotong University ,Beijing ,100044,China )Abstr act :Compaer ed with inorganic solar cells ,organic solar cells still have many critical pr oblems.In order to improve the properties of organic solar cells,a lot of different studies have been carried on.T he main purposes of these studies are to seek new mater ials and new device structure.A brief review of the theory of photovoltaic cells,along with some aspects of their characterization ,the basic efficiency loss mechanism ,typical device structures ,and the trends in research will be presented. Key wor ds :organic photovoltaic cell;device structure;donor;acceptor ;conversion effi-ciency 前 言 进入21世纪以来,由于煤、石油、天然气等自然资源有限,已经不能满足人类发展的需要。环境污染也已经成为亟待解决的严重问题。同使用矿物燃料发电相比,太阳能发电有着不可比拟的优点。 太阳能取之不尽,太阳几分钟射向地球的能量相当 于人类一年所耗用的能量。太阳能的利用已经开始逐年增长。但目前使用的硅等太阳能电池材料,因成本太高,只能在一些特殊的场合如卫星供电、边远地区通信塔等使用。目前太阳能发电量只相当于全球总发电量的0.04%。要使太阳能发电得到大规模推广,就必须降低太阳能电池材料的成本,或 第24卷第1期2004年3月 光 电 子 技 术OPT OELECT RONIC T ECHNOLOGY Vol.24No.1 Mar.2004 X 收稿日期:2003-11-17 作者简介:林 鹏(1978-),男,硕士生。主要从事光电子技术研究。 张志峰(1977-),男,硕士生。主要从事有机电致发光(OLED)的研究工作。熊德平(1975-),男,硕士生。主要从事无机半导体材料方面的研究工作。
光伏电池的原理及发展现状 众所周知，太阳能是一种用之不竭、储量巨大的清洁可再生能源，每天到地球表面的辐射能量相当于数亿万桶石油燃烧的能量，太阳能开发与利用逐步成府重点发展的战略。热能和光能利用是太阳能应用的两种重要形式。光伏发电是利用光伏电池的光伏效应将太阳光的光能直接转换为电能的一种可再生、无污染的发电方式，正在全球范围内迅猛发展，其不仅要替代部分化石能源，而且未来将成为世界能源供应的主体，是世界各国可再生能源发展的重点。本文阐述了太阳能光伏电池的原理，综述了国内外光伏发电技术的发展现状及发展趋势。 光伏电池的原理及发展现状1839 年，法国的Edmond Becquerel 发现了光伏效应，即光照能使半导体材料内部的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流。光伏电池是基于半导体P- N 结接受太阳光照产生光伏效应，直接将光能转换成电能的能量转换器。1954 年，美国Bell 实验室的G．Pearson 等发明了单晶硅光伏电池，其原理如图1 所示。 图 1 中，太阳光照射到光伏电池表面，其吸收具有一定能量的光子，在内部产生处于非平衡状态的电子－空穴对;在P- N 结内建电场的作用下，电子、空穴分别被驱向N，P 区，从而在P- N 结附近形成与内建电场方向相反的光生电场;光生电场抵消P- N 结内建电场后的多余部分使P，N 区分别带正、负电，于是产生由N 区指向P 区的光生电动势; 当外接负载后，则有电流从P 区流出，经负载从N 区流入光伏电池。图2 为光伏电池等效电路，其中，Iph为与光伏电池面积、入射光辐照度成正比的光生电流（1 cm2硅光伏电池的Iph值为16 ～30 mA）;ID，Ish分别为P- N 结的正向电流、漏电流;串联电阻RS主要由电池体电阻、电极导体电阻等组成（RS一般＜1 ）;旁漏电阻Rsh 由硅片边缘不清洁或体内缺陷所致（Rsh一般为几k）;RL 为外接负载电阻，IL，UO 分别为光伏电池输出电压、电流;当负载开路（RL= ）时，UO即为开路电压Uoc，其与环境温度成反比、与电池面积无关（在100 mW/cm2的光谱辐照度下，硅光伏电池的Uoc一般为450 ～600 mV。与图2 对应的光伏电池解析模型，
太阳能电池片生产技术的发展和趋势 LED光伏电子项目部 2009/2/22
1太阳能电池片的生产工艺 1.1太阳能电池的工作原理 典型的太阳电池本质上是一个大面积半导体二极管，它利用光伏效应原理把太阳辐射能转换成电能。当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时,其中能量大于禁带宽度Eg的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成自由电子,价带中留下带正电的自由空穴，即电子-空穴对，通常称它们为光生载流子。自由电子和空穴在不停的运动中扩散到pn结的空间电荷区,被该区的内建电场分离电子被扫 到电池的n型一侧，空穴被扫到电池的p型一侧，从而在电池上下两面(两极)分别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”,即“光伏效应”（photovoltaic effect）若在电池两侧引出电极并接上负载,负载中就有“光生电流”通过，得到可利用的电能,这就是太阳电池的工作原理，如图1所示。 图1太阳电池的工作原理 光伏效应是1839年法国Becqueral第一次在化学电池中观察到的。1876年在固态硒(Se)的系统中也观察到了光伏效应,随后开发出Se/CuO光电池。硅光电池的报道出现于1941年1954年，贝尔实验室Chapin等人开发出效率为6%的单晶硅光电池，为太阳能光伏发电奠定了技术基础，成为现代太阳电池时代的划时代标志。作为能源,硅太阳电池于1958年首先在航天器上得到应用。在随后10。多年里,硅太阳电池在空间应用中不断扩大，工艺不断改进,电池设计逐步定型。70 年代初，许多新技术引入电池制造工艺,转换效率有了很大提高。与此同时,硅太阳电池开始引入地面应用，70年代末，地面太阳电池产量已经超过了空间电池产量,促使成本不断降低。80年代初，硅太阳电池发展进入快速发展时期，技术进步和研究开发使太阳电池效率进一步提高，商业化生产成本持续降低，应用不断扩大。在太阳电池的整个发展历程中,先后开发出各种不同结构的电池，如肖特基(MS)电池、MIS电池、MINP电池、异质结电池等，其中同质p2n结电池自始至终占着主导地位，其他结构电池对太阳电池的发展也产生了重要影响。在材料方面,有晶硅电池、非晶硅薄膜电池、铜铟硒(CIS)薄膜电池、碲化镉(CdTe)薄膜电池、砷化镓薄膜电池等，由于薄膜电池被认为是未来大幅度降低成本的根本出路,因此成为太阳电池研发的重点方向和主流，在技术上得到快速发展,并逐步向商业化生产过渡，多晶硅薄膜电池和Gratzel电池在90年代中后期开始成为薄膜电池的研发热点,技术发展比较迅速。 1.2太阳能电池的生产工艺
我国太阳能发展现状及其发展前景 摘要：能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展，能源消费也相应的持续增长，但是化石能源是不可再生的，所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。本文旨在介绍我国太阳能发展的现状及其发展方向。关键词：太阳能；清洁能源；化石能源；光伏发电；光热转换 0 引言 化石能源是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。而且，化石能源在利用的过程中还会带来一系列的诸如温室效应，粉尘，酸雨等环境问题。而在全球的能源消费结构中化石能源的比例达到87%，在我国，化石能源的比例竟然达到了92%！[1]所以，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。 1. 太阳能的优点 在诸如风能，水利能，潮汐能，太阳能等各种新型清洁能源中，有很多专家学者都对太阳能青眼有加。 首先太阳能具有普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。其次太阳能有无害害性，开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 其次太阳能总量十分巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，而据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年，全世界可开采的化石能源总量相当于33730亿吨原煤，所以可以说太阳能其总量属现今世界上可以开发的最大能源。 还有最重要的长久性：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。因此，太阳能的大规模开发利用是面向未来，实现可持续发展的必然选择。 2 我国太阳能资源的现状 我国土地辽阔，幅员广大，在中国广阔富饶的土地上，有着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳年辐射为3340MJ/m2~8400MJ/m2，中值为5852MJ/m2。从中国太阳能总量的分布来看，西部地区由于地理位置较好，太阳辐射总量很大。我国各省的太阳能资源分布如下表一所示。[2] 3 我国太阳能的发展现状 目前，我国利用太阳能的方式大多都是太阳能光热转换和光电转换两大种类，例如，太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能干燥、太阳能温室、太阳能制冷与空调、太阳能发电及光伏发电系统等。 太阳能光热转换 太阳能光热转换是指将太阳光直接或通过聚光照射于集热器上，使光能直接转化为热能。目前主要用于太阳能热水器和太阳热能发电。 在光热转换方面，截至2007年底，中国太阳能热水器产量达2300万平方米，总保有量达亿平方米，占世界的55％，成为全球太阳能热水器生产和使用第一大国，且拥有完全自主知识产权，技术居国际领先水平。这种迹象表明，我国正在向太阳能时代迈进！为了促进太阳能热水系统的推广应用，国家制定
太阳能电池的研究现状及发展 【摘要】近年来随着人们对环境的重视，对新能源的需要变得越来越大，太阳能成为新型能源将被广泛应用。黄铁矿结构的二硫化铁（FeS2）是一种具有合适的禁带宽度（Eg≈0.95eV）和较高光吸收系数（当λ≤700nm时，α=5×105cm-1）的半导体材料，而且其组成元素在地球上储量丰富、无毒，有很好的环境相容性。因此，FeS2薄膜在光电子以及太阳能电池材料等方面有潜在的应用前景，受到人们的广泛关注。本文从不同制备方法所制备出的二硫化铁薄膜的研究结果，来分析二硫化铁薄膜的研究状况。 【关键词】能源;二硫化铁;制备方法;光电性能 1.引言 太阳能电池自1954年由诺贝尔实验室和RCA公司几位杰出的科学家发明问世以来，由于地球变暖现象的日益严重，世界各国对二氧化碳的排放量均采取严格的管制，再加上石油匮乏，40年后将消耗殆尽，其价格持续攀升，这些因素都促成了对代替能源的重视与需求，也激发了太阳能产业的蓬勃发展。 太阳是一座聚合核反应器，它一刻不停地向四周空间放射出巨大的能量。它的发射功率为3.865×1026J/S（相当于烧掉1.32×1016ton标准煤释放出来的能量）。地球大气表层所接收的能量仅是其中的22亿分之一，但是地球一年接收的太阳的总能量却是现在人类消耗能源的12000倍。另外，根据文献记载太阳的质量为1.989×1030kg，根据爱因斯坦相对论（E=mc2）可以计算出太阳上氢的含量足够维持800亿年。而由地质资料得出的地球年龄远远小于这个数字。因此可以说太阳能是取之不尽、用之不竭的[1-3] 2.太阳能电池 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的湿式太阳能电池则还处于萌芽阶段。 2.1 太阳能电池发展 目前，太阳能电池产品是以半导体为主要材料的光吸收材料，在器件结构上则使用P型与N型半导体所形成的PN结产生的内电场，从而分离带负电荷的电子与带正电荷的空穴而产生电压。由于晶体硅材料与器件在技术的成熟度方面领先于其他半导体材料，最早期的太阳能电池极为晶体硅制成，直到近几年晶体硅太阳能电池仍有大约90%的市场占有率。除了技术与投资门槛较低以外，不用担心硅原料匮乏等都是造成其市场占有率高的主因。 在晶体硅太阳能电池之后，大约从1980年起开始有非晶硅薄膜太阳能电池
太阳能电池发展现状及存在的主要问题 晨怡热管2008-10-17 23:05:45 一、2005年国际太阳能电池产业发展情况 2005年，世界太阳能电池总产量1656MW，其中日本仍居首位，762M W，占世界总产量的46％，欧洲为464M W，占总产量的28％，美国156M W，占总产量的9％，其他274MW，占总产量的17％。 2004年全球前14位太阳能电池公司总产量达到1055MW，占当年世界总产量的88.3％，近五年来，日本Sharp公司一直领先，2004年产量达到324MW，见表1。
以2004年数据分析，各种太阳能电池中硅基太阳能电池占总产量的98％，晶体硅太阳能电池占总产量的84.6％，多晶硅太阳能电池占总量的56％，见表2。
2005年，世界光伏市场安装量1460M W，比2004年增长34％，其中德国安装最多，为837MW，比2004年增长53％，占世界总安装量的57％；欧洲为920MW，占总世界安装量的63％，日本安装量292M W，增幅为14％，占世界总安装量的20％；美国安装量为102MW，占世界总安装量的7％，其他安装量为146M W，占世界总安装量的10％。
至2005年全世界光伏系统累计安装量已超过5GW，2005年一年内投资太阳能电池制造业的资金超过10亿美元。现在，一个世界性的问题是制造太阳能的电池的硅原材料紧缺，尽管2005年全世界硅原材料供应增长了12％，但仍然供不应求，国际上长期供货合同抬价25％。持续的硅材料紧缺将对2006年太阳能电池生产产生较大的影响，预计2006年世界太阳能电池产量的增幅将不限制在10％左右。要解决硅材料的紧缺问题预计将需要5年以上的时间。 根据光伏市场需求预测，到2010年，全世界光伏市场年安装量将在3.2G到3.9GW之间，而光伏工业年收入将达到186美元到231亿美元。 日本和欧美各国都提出了各自的中长期PV发展路线图。 按日本的PV路线图（TV Roadmap 2030），到2030年PV电力将达到居民电力消耗的50％（累计安装容量约为100GW），具体的发展目标见表3和表4。
太阳能电池材料的研究现状及未来发展 太阳能是人类取之不尽，用之不竭的可再生能源，它不产生任何环境污染，是清洁能源.太阳光辐射能转化电能是近些年来发展最快，最具活力的研究，人们研制和开发了不同类型的太阳能电池.太阳能电池其独特优势，超过风能、水能、地热能、核能等资源，有望成为未来电力供应主要支柱.制造太阳能电池材料的禁带宽E:应在1.1eV-13W之间，以1.5eV左右为佳，最好采用直接迁移型半导体，较高的光电转换效率(以下简称“效率”)，材料性能稳定，对环境不产生污染，易大面积制造和工业化生产. 1954年美国贝尔实验室研制了世界上第一块实用半导体太阳能电池，不久后用于人造卫星.经近半个世纪努力，人们为太阳电池的研究、发展与产业化做出巨大努力.硅太阳电池于1958年首先在航天器上得到应用.在随后10多年里，空间应用不断扩大，工艺不断改进.20世纪70年代初，硅太阳电池开始在地面应用，到70年代末地面用太阳电池产量己经超过空间电池产量，并促使成本不断降低.80年代初，硅太阳电池进入快速发展，开发的电池效率大幅度提高，商业化生产成本进一步降低，应用不断扩大.20世纪80年代中至今，薄膜太阳能电池研究迅速发展，薄膜电池被认为大幅度降低成本的根本出路，成为 今后太阳能电池研究的热点和主流，并逐步向商业化生产过渡. 1.不同材料太阳电池分类及特性简介 太阳能电池按材料可分为品体硅太阳电池、硅基薄膜太阳电池、化合物半导体薄膜太阳电池和光电化学太阳电池等儿大类.开发太阳能电池的两个关键问题就是:提高效率和降低成本. 1晶体硅太阳电池 晶体硅太阳电池是PV(Photovoltaic)市场上的主导产品，优点是技术、工艺最成熟，电池转换效率高，性能稳定，是过去20多年太阳电池研究、开发和生产主体材料.缺点是生产成本高.在硅电池研究中人们探索各种各样的电池结构和技术来改进电池性能，进一步提高效率.如发射极钝化、背面局部扩散、激光刻槽埋栅和双层减反射膜等，高效电池在这些实验和理论基础上发展起来的. 2硅基薄膜太阳电池 多晶硅(ploy-Si)薄膜和非晶硅(a-Si)薄膜太阳电池可以大幅度降低太阳电池价格.多晶硅薄膜电池优点是可在廉价的衬底材料上制备，其成本远低于晶体硅电池，效率相对较高，不久将会在PV市场上占据主导地位.非晶硅是硅和氢(约10%)的一种合金，具有以下优点:它对 厚，材料的需求量大大减少，沉积温度低(约200'C)，阳光的吸收系数高，活性层只有1m 可直接沉积在玻璃、不锈钢和塑料膜等廉价的衬底材料上，生产成本低，单片电池面积大，便于工业化大规模生产.缺点是由于非晶硅材料光学禁带宽度为1.7eV，对太阳辐射光谱的长
太阳能电池的研究现状及发展趋势 摘要：太阳能电池的利用可为人类社会提供可再生的清洁能源。综述了太阳能电池的研究现状, 从材料、工艺与转换效率等方面讨论了它们的优势和不足之处, 并对太阳能电池的发展趋势进行了预测。 关键词：太阳能太阳能电池发展趋势 前言 随着煤、石油等一次性能源的逐渐枯竭及对环境的恶化影响，人类迫切需求对环境友好的可再生能源。目前，太阳能电池由于制造成本高、光电转换效率低，因而其应用受到了限制，但其优点及化石能源的枯竭又促使人们不断地寻找低成本、高效率的太阳能电池材料。 太阳能电池的研究现状 太阳能电池由材料分类大致可分为4类:硅太阳能电池;多元化合物薄膜太阳能电池;有机物太阳能电池;纳米晶太阳能电池。 目前研究和应用最广泛的太阳能电池主要是单晶硅、多晶硅和非晶硅电池。硅太阳能电池中以单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。单晶硅电池己十分成熟,效率高,寿命长,在大规模应用和工业生产中,单晶硅太阳能电池占据主导地位。单晶硅电池的最高效率已达到24.4%,而多晶硅电池的效率也已达到19.8%。但是硅电池生产工艺比较复杂,需要高温(400～2000)和高真空条件,这导致其制造成本较高;同时其成熟的技术使光电转换效率已基本达到极限值,而且其材料本身不利于降低成本。开发太阳能电池的两个关键是:提高转换效率和降低成本。由于非晶硅薄膜成本低,便于大量生产,受到普遍重视并得到迅速发展。目前非晶硅太阳能电池的研究取得两大进展:3叠层结构非晶硅太阳能电池转换效率达到13%,创下新的记录;3叠层太阳能电池年生产能力达5MW。非晶硅太阳能电池由于具有较高的转换效率和较低的成本及质量轻等特点,有着极大的潜力。 多元化合物薄膜太阳能电池主要有砷化镓(GaAs)电池、碲化镉(CdTe)电池、硫化镉(CdS)电池和铜铟硒(CuInSe2)薄膜电池。砷化镓及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。在多元化合物薄膜太阳能电池中,由于GaAs电池的原料价格昂贵,且不易制备;而CdTe电池含有危险的重金属元素,对环境保护不利,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代。 以聚合物代替无机材料是太阳能电池制造的方向。其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势,在导电材料(电极)表面进行多层复合,制成类似无机pn结的单向导电装置。其中一个电极的内层由还原电位较低的聚合物修饰,外层聚合物的还原电位较高,电子转移方向只能由内层向外层转移;另一个电极的修饰正好相反,并且第一个电极上两种聚合物的还原电位均高于后者的两种聚合物的还原电位。当两个修饰电极放入含有光敏化剂的电解液中时。光敏化剂吸光
铜铟镓硒薄膜太阳能电池的现状及未来学术界和产业界普遍认为太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池，第三代太阳能电池就是铜铟镓硒CIGS(CIS中掺入Ga)等化合物薄膜 太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。 铜铟镓硒薄膜太阳能电池是多元化合物薄膜电池的重要一员，由于其优越的综合性能，已成为全球光伏领域研究热点之一。本文阐述了铜铟镓硒薄膜太阳能电池的特性和竞争优势;介绍了国内外在铜铟 镓硒薄膜太阳能电池领域的研究现状;最后探讨了铜铟镓硒薄膜太阳 能电池的应用展望。 关键词：太阳能电池;薄膜;铜铟镓硒;展望 近几年，世界各国加速发展各种可再生能源替代传统的化石能源，以解决日益加剧的温室效应、环境污染和能源枯竭等全球危机。作为理想的清洁能源，太阳能永不枯竭，正成为当今世界最具发展潜力的产业之一。目前，太阳能电池市场主要产品是单晶硅和多晶硅太阳能电池，占市场总额的80%以上。由于晶硅电池的高成本和生产过程的高污染，成本更低、生产过程更加环保的薄膜太阳能电池得到快速发展。现阶段，有市场前景的薄膜太阳能电池有3种，分别是非晶硅、碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒(CuInGaSe2,一般简称CIGS)薄膜太阳能电池。作为直接带隙化合物半导体，铜铟镓硒吸收层吸收系数高达
105cm-1，转化效率是所有薄膜太阳能电池中最高的，已成为全球光伏领域研究热点之一，即将成为新一代有竞争力的商业化薄膜太阳能电池。 1、铜铟镓硒薄膜太阳能电池的特性和竞争优势 太阳能电池的材料一般要求主要包括：半导体材料的禁带宽度适中;光电转化效率比较高;材料制备过程和电池使用过程中，不存在环境污染;材料适合规模化、工业化生产，且性能稳定。经过数十年电子工业的研究发展，作为半导体材料硅的提炼、掺杂和加工等技术已经非常成熟，所以，现在的商品太阳能电池主要硅基的。但是，硅是间接带隙半导体材料，在保证电池一定转化效率前提下，其吸收层厚度一般要求150～300微米以上，理论极限效率为29%，按目前技术路线，提升效率的难度已经非常巨大。同时考虑到加工过程近40%的材料损耗，材料成本是硅太阳能电池的最主要构成。另外，其材料生产过程的高温提炼、高温扩散导致其制备过程能耗高，这使其能量偿还周期长，整体成本高。尽管经过近几年的规模化发展，市场价格得到大幅下降，其每瓦成本仍高于2美元。如果再考虑到其制备过程的高污染，更增加了其环境治理社会成本，这些都严重制约了其竞争优势。相比较，薄膜太阳能电池具有较大的成本下降空间，同时它能够以多种方式嵌入屋顶和墙壁，非常适合光电一体化建筑和大型并网电站项目。在这种情况下，薄膜太阳能电池引起了人们的重视，近几年成了科技工作者的研究重点。从全球范围来看，光伏产业近期仍将以
太阳能电池研究进展 随着化石能源的逐渐枯竭及其利用过程中所产生的环境恶化，人类迫切需要寻求对环境友好的可再生能源。太阳能是目前最具前景的新型能源，取之不尽，用之不竭，而且太阳能的使用不会对生态环境造成破坏，是一种安全无污染的可再生能源。太阳能的利用成本也很低，并且太阳能的使用不受地里条件的限制。太阳能的利用形式多种多样，比较典型的有光热转换和光电转换。而在太阳能的有效利用中太阳能的光电利用可将太阳能直接转换为电能，被认为是最有效的利用太阳能的方式，也是今年来发展最快，最具活跃的领域[1,2,3]。因此太阳能电池的开发和研制也就日益得到科学家们的重视。 制造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的光电子转移反应，根据制造太阳能电池所用的材料的不同，太阳能电池可以分为：硅太阳能电池；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无机盐太阳能电池；纳米晶太阳能电池等。硅是一种良好的半导体材料，储量丰富，是地球上储存量第二大的元素，而且性能稳定、无毒，因此成为太阳能电池研究开发、生产和应用中的主体材料。本文主要介绍了硅太阳能电池的种类，研究现状及其应用前景，并探讨了硅太阳能电池的发展趋势。 第一代硅太阳能电池 1954年美国贝尔实验室研制出了第一块晶体硅太阳能电池，开始了利用太阳能发电的新纪元[15]，不久后应用于人造卫星，宇宙飞船等航空航天领域。而现在硅太阳能电池占到了整个太阳能电池产量的90%以上，硅太阳能电池是最重要也是技术最成熟的太阳能电池。近年来随着新技术的不断应用，硅太阳能电池的转换效率提高较快。 单晶硅太阳能电池 在硅太阳能电池的发展初期，由于单晶硅的价格过于昂贵，人们一度认为单晶硅太阳能电池会逐渐淡出地面应用太阳能电池市场。但是随着太阳能电池的薄
太阳能电池研究现状
Activity and Current Status of R&D on Space Solar Cells INTRODUCTION The Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA ), the former National Space Development Agency of Japan (NASDA), had concentrated solely on the development of silicon space solar cells until the year 2000. With the need for higher-efficiency solar cells in space , JAXA began developing III–V multi-junction (MJ ) space solar cells in 2001. Two types of high-efficiency triple-junction (3J) solar cells have been developed. These cells are fabricated using epitaxial wafers grown by companies in the United States and have an average efficiency of 28% or higher at the beginning-of-life (BOL). For the newly developed 3J cells to be used for space missions, however, it was also necessary to collect radiation tolerance or end-of-life (EOL)
纳米结构材料及其技术在太阳能电池中的应用和 发展现状 王二垒，张秀霞，杨小聪，张绍慧 （北方民族大学电信学院，宁夏银川750021） 摘要：太阳能电池的发展和利用离不开太阳能电池材料和技术的发展，文中对纳米结构材料及其技术在太阳能电池和太阳能光电转化技术中的应用和发展现状做了简要综述。介绍了多元化合物太阳电池纳米材料、染料敏化太阳电池纳米材料和有机聚合物太阳电池结构纳米材料的研究现状和技术创新，并指出其发展趋势。关键词：太阳能电池；阳能电池材料；纳米结构材料；光电转化中图分类号：O 484.4 文献标识码：A 文章编号：1674－6236（2012）24-0184-04 Application and development of NANO -structured materials and technologies for solar cells WANG Er -lei ，ZHANG Xiu -xia ，YANG Xiao -cong ，ZHANG Shao -hui （School of Electronics and Information Engineering ，North National University ，Yinchuan 750021，China ） Abstract:The development and use of solar cells can not be separated from the development of solar materials and technologies ，this paper summarized the application and development of NANO -structured material and technologies for solar cells and solar photoelectric conversion.The study status and technology innovation for multi -element compounds solar cells of NANO -structured materials ，dye -sensitized solar cells of NANO -structured materials and organic polymer solar cells of NANO -structured materials were introduced ，the development tendency were also been pointed out.Key words:solar cells ；solar cell material ；NANO -structured material ；photoelectric conversion 收稿日期：2012-08-28 稿件编号：201208157 基金项目：国家自然科学基金资助项目（60844006）；北方民族大学研究生创新项目（2012XYC040；2012XYC041）；宁夏高等学校 科学研究项目基金（2011JY002）；北方民族大学科学研究专项任务项目基金（2011XJZKJ02）；北方民族大学大学生创新项目（CJJ-CX-DX-40；CJJ-CX-DX-39） 作者简介：王二垒（1985—），男，河南商水人，硕士研究生。研究方向：纳米材料在太阳能电池中的应用研究。 石油燃料作为一种能源的应用正在年复一年地引起全球环境恶化的许多严重问题。由于燃料的消耗，大气中CO 2浓度正以每年1PPm 的速率在上升，因此加剧了地球大气 PPm 的“温室效应”并导致种种变态现象。如果这种情况持续 不衰，那么在不远的将来，我们将在全世界范围内面临严重的危险。另外，石油燃料的储藏量也是有限的，预计在下世纪内将被耗尽。而太阳每秒钟辐射到地球表面的能量约为17万亿kW ，相当于目前全世界一年能源消耗的3.5万倍，其作为一种分布广泛、取之不尽用之不竭的无污染清洁能源是人类可持续发展的首选能源。作为一种环境友好并能有效提高生活标准的新型发电方式，光伏发电技术正在全球范围内逐步得到应用。光能使半导体材料内部的电荷分布状态发生变化，从而产生电动势和电流。光电转换材料是通过光生伏特效应将太阳能转换为电能的材料，主要用于制作太阳电池。太阳电池对光电转换材料的要求是转换效率高、能制成大面积的器件，以便更好地吸收太阳光。所以光伏发电技术的实行离不开太阳能电池材料。1839年，法国科学家贝克雷尔发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差，这种现象后来被称为“光生伏打效应”。1954年，美国科学家恰宾和皮尔松在贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池，从此太阳能转换为电能的实用光伏发电技术诞生。如今太阳能电池的种类不断增加，应用范围日益广阔，市场规模逐步扩大，太阳能电池的研究在欧洲，美洲，亚洲大规模展开。近几年，全世界太阳能电池的生产量平均每年增长近 40%，美国和日本相继出台了太阳能研究开发计划。随着光伏 技术及应用材料的飞速发展，光电材料成本不断下降，光电转换效率逐渐升高，太阳能光伏发电将会越来越显现出优越性。太阳能光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域，新材料、新工艺的出现可进一步提高人类利用太阳能光电利用的水平，确切的说，太阳能利用的水平最总取决于太阳能材料的发展水平[1]。传统的太阳能电池材料主要是单晶硅和多晶硅材料，尽管硅太阳能电池具有转化效率高、稳定性好的特点，但由于生产工艺复杂，加工工艺繁琐，使太阳 电子设计工程 Electronic Design Engineering 第20卷Vol.20第24期No.242012年12月Dec.2012 －184－
薄膜太阳电池的研究现状与发展趋势．txｔ曾经拥有的不要忘记；不能得到的更要珍惜;属于自己的不要放弃;已经失去的留作回忆。本文由gui27606贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 Reviｅw Ａrｔicle do ｉ： 10. 39６９/ j. issn 0２53 9608. 2010．03. ０06 Chｉnesｅ J ｏ ur nal of N atｕr e Vｏ l. 3２Ｎo ． 3 薄膜太阳电池的研究现状与发展趋势 赵颖戴松元孙云! 冯良桓? 教授, 中国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031; ! 教授, 南开大学光电子薄膜器件与技术研究所, 天津 3０0071; ？教授, 四川大学材料科学与工程学院, 成都 610０６4 关键词硅基薄膜太阳电池 碲化镉薄膜太阳电池 铜铟镓硒薄膜太阳电池 染料敏化太阳电池 笔者主要对目前薄膜电池研究和产业化的主流技术进行论述, 包括硅基薄膜太阳电池、碲化镉与铜铟镓硒等化合物薄膜太阳电池、以及染料敏化电池等, 对每种技术分别从国内外研究现状以及产业化状况进行介绍。光照时存在ＳＷ效应，使得非晶硅电池呈现光致衰退现 1 前 言 象。此外, 非晶硅材料带隙较宽，难以吸收 700 ｎm 波长以上的光, 限制了其对太阳光的利用率。相较于非晶硅, 其它两种材料带隙较窄，可更充分吸收长波长的光。特别是微晶硅材料, 被认为是一种非晶与微晶硅颗粒组成的混合相材料, 其带隙调变可以通过制备过程中的氢稀释比调整实现, 最低可接近单晶硅的１. 1 eＶ, 因此, 微晶硅材料制备不会带来额外的工艺复杂性, 与现有的非晶硅技术兼容性更好。而且微晶硅材料稳定性高, 微晶硅电池基本无衰退；所以，微晶硅材料更加具有应用潜力。为充分利用太阳光谱, 将不同带隙的硅基薄膜组合, 形成多结叠层结构。如图 1 所示，采用非晶硅/ 微晶硅叠层电池相对于非晶硅电池而言, 具有两方面优点: 一是拓宽电池长波光谱响应, 提高太阳光的利用率; 二是降低了较不稳定的非晶硅顶电池厚度, 有利于提高整体稳定性。因此, 国际公认非晶硅/ 微晶硅叠层太阳电池是硅薄膜电池的下一代技术, 是实现高效、低成本薄膜太阳电池的重要技术途径，是薄膜电池新的产业化发展方向。 目前市场上应用的太阳电池仍以单晶硅/ 多晶硅电池为主，但薄膜太阳电池被公认为未来太阳电池发展的主要方向，并已成为国际上研究最多的太阳电池技术之一。这是因为薄膜太阳电池具有生产制造成本低、能量回收期短、便于大面积连续生产等突出优势。它另外一个特点是可被制成柔性可卷曲形状, 这使得其应用环境更加广泛, 例如在建筑光伏一体化、荒漠电站等领域均具有广阔的应用前景。近些年来, 薄膜电池技术发展迅速, 部分技术已经实现大规模生产。中国在薄膜电池基础研究方面已经取得了较大进展, 部分成果已经达到国际先进水平, 为大规模产业化打下了良好的基础。目前, 中国的研究机构与产业界正密切合作, 积极进行薄膜太阳电池的中试或产业化技术与设备的攻关。目前, 主流的薄膜太阳电池技术包括硅基薄膜电池、化合物电池、染料敏化电池等。本文针对上述薄膜电池的研究现状以及产业化情况进行介绍。 2 薄膜太阳电池进展
编号：1432130135 本科毕业论文 太阳能电池研究现状及发展趋势 院系： 姓名： 学号： 专业：物理学 年级：2010级 指导教师： 职称： 完成日期：2014年5月11日
摘要 能源是人类社会存在和发展的物质基础，以煤炭、石油等化石燃料为代表的能源极大地促进了世界各国的经济发展。然而，化石燃料的大量使用也带来了一系列的问题，如能源危机和环境污染，促使人类探寻新的、清洁、安全、可再生的能源——太阳能，由此极大地促进了太阳能电池技术的飞速发展。鉴于此，在查阅大量文献的基础上，首先综述太阳能电池的种类，然后就其研究现状、存在的问题、解决的途径以及发展趋势等做了一些分析，完善太阳能电池的相关研究。 关键词：太阳能电池；研究现状；发展趋势 I
Abstract Energy is the material basis for the existence and development of human society, To coal, oil and other fossil fuels for energy is greatly promoted the economic development of countries all over the world. However, Use of fossil fuels also brings a series of problems, such as energy crisis and environmental pollution, human in the search for a new, clean, safe, renewable energy, solar energy. Thus greatly promote the rapid development of the solar cell technology. In view of this, on the basis of consulting a large number of literature, firstly reviews the types of solar cells, and then the research situation and existing problems, solutions as well as development trend made some analysis and research to improve the solar cell. Key word: Solar cell；Research status；Development trend