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Review Art icle
do i: 10. 3969/ j. issn 0253 9608. 2010. 03. 006
Chinese J o ur nal of N atur e
Vo l. 32 No . 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 S W 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
2. 1 硅基薄膜太阳电池
2. 1. 1 研究进展 按照硅基薄膜太阳电池本征层采用的材料, 可以将 其分为三种类型, 即非晶硅电池、 微晶硅电池以及硅锗合 金电池等[1] 。其中非晶硅电池技术发展最早, 目前已经 比较成熟, 已实现大规模生产技术。但是非晶硅材料在
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图 1 非晶硅和微晶硅材料光谱响应曲线
目前, 底电池技术主要分为硅锗合金电池或微晶硅电 池两个方向, 前者的代表研究机构为美国联合太阳能公司
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究机构则采用微晶硅底电池技术。表 1 中所列为上述研究 机构的代表性成果, 这些成果代表了其所在领域的最高水 平。
( USSC) ; 而以瑞士微技术研究所( IM T) 、 德国余利希光伏研 究 所 ( J lich IPV 5 ) 、 及 日 本 先 进 技 术 研 究 中 心 以 ( NAIST)
[2, 3]
、 荷兰乌特勒支大学( Utrecht) 为代表的众多研
表1 时间 2010 2009 2009 2009 2009 2008 2009 初始效率( 稳定效率) ( 12. 52% ) 12. 83% 8. 3% 6. 3% 6. 4% 8. 2% 8. 8% 10% ( 9. 47% ) 11. 7% 11. 5% 10% 9. 5% ~ 8. 2% 10. 7% ( 9. 3% ) 13. 5%
国际硅基薄膜电池主要研究单位及成果 沉积速率 1~ 1. 5 n m/ s 10~ 25A/ s 6. 75 nm / min 3. 3 n m/ min 3. 2 nm / s 研究单位 美国联合太阳能公司 (U nited So lar Ovon ic LLC ) 日本三菱重工 (M HI) 德国德雷斯顿大学( Dresden) 荷兰乌特勒支大学( Utrech t) 美国 T Solar 瑞士洛桑理工学院( IM T ) 瑞士欧瑞康( Oer likon ) 1. 5 A/ s + 5 A/ s* 1. 5 A/ s + 10 A/ s 5 A/ s + 25 A/ s 13~ 45 nm / min
[ 5] [ 4]
[ 6]
[ 7]
2009
德国余利西研究所( J lich )
2009 2009 2007
日本爱发科( Ulvac) 美国 Sunfilm( AM AT 设备) 日本三洋( Sanyo)
注: * 顶电池沉积速率+ 底电池沉积速率
随着国际上对硅薄膜电池的研究热潮, 中国众多单位 紧密合作、 联合攻关, 取得了不俗的成果, 有些成果已跨入 国际先进行列。其中, 南开大学光电子薄膜器件与技术研 究所 研 制 的 小 面 积 非 晶 硅/ 微 晶 硅 叠 层 电 池 效 率 达 11. 8% , 10 ? 10 cm 组件效率 10. 5%。最近利用甚高频
2
建钧 石能源公司合作, 2008 年 建成中国首条非晶/ 微晶 硅叠层电池中 试线, 并试 制出效 率超过 8% 的 0. 79 m 2 的非晶/ 微晶硅叠层电池组件[9] , 为中国
建立兆瓦级的非 晶/ 微晶硅叠层电池组件生产线奠定了很好的基础。
与高压耗尽技术, 在微晶硅薄膜的沉积速率 1. 0 nm/ s 以 上时, 单结微晶硅电池效率达到了 9. 36% [ 8] 。另外, 中国 科学院半导体研究所在硅基薄膜材料稳定性及其高效非 晶硅电池研究方面, 以及科大研究生院在 硅基薄膜生长 和输运机理方面都取得了多项研究成果。 2. 1. 2 产业化情况 日本夏普和三菱公司已 实现非晶硅/ 微晶硅叠层太 阳电池产业化生产, 生产线产能 30 M W 以上, 组件稳定 效率。中国已有 20 余家硅基薄膜电池生产企业, 生产线 规模从年产 5 兆瓦到几十兆瓦不等, 组件 面积从平方米 至数平方米。部 分企业 进口 国外 生产线, 如美 国 AM A T、 日本 Ulvac、 欧洲 Oerlikon 等 公司的生 产线。在美 国 AM AT 和欧洲 Oerlikon 生产 线上, 中 国的企业 已经 调试出稳定效率大 于 8% 的非晶硅/ 微晶硅叠层 电池组 件。中国大部分产品还是以非晶硅电 池为主, 电池组件 稳定效率 6%左右。中国的硅基薄膜电池生产设备主要 基于美国 EPV 公司的单室沉积 技术, 通过消化吸收, 不 断完善, 中国的单室沉积非晶硅电池的设 备水平和工艺 完整与可靠性, 均已超过国际 同类水平。南开大学与福
2. 2 铜铟镓硒( CIG S) 薄膜太阳电池
2. 2. 1 研究进展 铜铟镓硒( CIGS) 薄膜太阳电池材料与器件的实验室 技术在发达国家趋于成熟, 转换效率已达 20% , 大面积电 池组件和量产化开发是 C IGS 电池目前发展的总体趋势, 而柔性电池和无镉电池是近几年的研究热点。由于 CIGS 电池的吸收层 C IGS 薄膜是一种多元化合物多晶半导体 材料, 因此, 其多元组分配比和分布, 以及合适的晶相结构 是电池制备的难点, 由此产生了不同的技术路线, 如真空 蒸发的一步法, 以及先金属预置层后硒化的两步法。
表2 目前 Cu( In, Ga) Se 2 太阳电池和组件的世界纪录 效率( % ) Cu( In, Ga) Se 2 玻璃衬底( 电池) Cu( In, Ga) Se 2 ( 小组件) Cu( In, Ga) ( S, Se) 2 ( 无镉, 组件) 19. 9 % 0. 6 16. 6 % 0. 4 15. 2 面积( cm 2 ) 0. 419 公司 NRE L [ 10 ] U . U ppsala [ 11 ]
[ 12]
16. 0 900
Sh owa Shell
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表3 机构 W r th Solar Advancis Show a Shell GSE( 柔性) H onda Solar 全球 CIGS 薄膜太阳电池组件技术指标 国别 德国 德国 日本 美国 日本 面积 ( cm ) 6500 5400 3450 8709 9965
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本具有更大的下降空间。无论是军事 还是民用, 都具有 广阔的市场前景 和巨大的需 求背景。美国 NREL 和日 本松下电器公司在不锈钢衬底上制备的 C IG S 电池效率 均超过 17. 5%; 美 国环 球 太 阳 能 ( Global Solar ) 公 司 0. 4 M W中试线( 1 英尺宽、
卷到卷技术) , 生产不锈钢衬 底电池小面积效率为 12. 5%; 德国 HM I 研究所 采用共 蒸发 法 在 钛 箔 衬 底 上 制 备 CIGS 薄 膜 电 池 效 率 为 16. 2% 。聚酰亚胺薄膜( PI) 是发展高比功率的轻质柔性 太阳电池首选衬底材料。目前, 由瑞士联 邦技术研究院 研制的 PI 衬底小面 积铜铟硒电池效率达到 13. 0% , 是 目前 PI 衬底太阳电池的世界纪 录。德国 H M I 研究所、 Z SW 中心和美国 特拉华大学能 源转换学院 ( IEC ) 等机 构制备的 PI 衬底 CIGS 电池效率达到了 10% ~ 12%。 中国研究 C IGS 薄膜太阳电池在 20 世纪 80 年代开 始起步。南开大学在多方面支持下建立了& 铜铟硒薄膜 太阳电池试验平台与中试 基地? , 并在 C IG S 电池材料、 器件的研究上及相应的工程技术上取 得了多项突破, 在 玻璃衬底、 不锈钢和聚酰亚胺 柔性衬底 C IG S 电 池方面 均取得了标志性成果( 见表 4) 。其他研究单位如北京大 学、 清华大学、 上海大学、 中电集团十八所、 上海空间电源 研究所, 中科院深圳现代技术研 究院、 上海技术物理所、 上海硅酸盐研究所等, 也进行了大量的基础研究。
蒸发 后硒化 后硒化 蒸发 后硒化
( %) 13. 0 12. 8 13. 6 10. 2 12. 7
技术路线
在传统的 C IGS 太阳电池中, 由 于含有很少 的重金 属镉元素, 使 其不能成为 真正的无 污染的& 绿色? 电 池。 基于环保问题, 选用无镉材料来替代缓冲层 CdS 薄膜是 发展 CIGS 太阳电池的必然趋势。目前所用的无镉缓冲 层包括 ZnS、 nSe、Zn, Mg) O、 OH ) 3 、 2 S3 、 2 Se3 、 Z ( In( In In In Z nSe3 、 2 、 2 等。 由 美 国 能 源 部 国 家 光 伏 中 心 SnO SnS ( N CPV) 与日本新能源和工业技术开发机构( NEDO ) 合 作研制的无镉 C IGS 电池效率达到 18. 6% , 以及日本的 Sh ow a Sh ell 采用 Z n ( O, S, OH ) x 作为 缓冲层, 面积 为 3 456 cm2 的组件效率达 到 13. 4% , 二 者均创 造了 无镉 CIGS 电池效率的世界纪录。 柔性 C IG S 薄膜太阳电池多沉积于金属箔( 不锈钢、 金属鈦等) 或高分子聚合物( 多为聚酰亚胺) 薄膜基底上, 具有质轻、 可卷曲折叠、 不怕摔碰、 抗辐射能力强等特点, 而且允许以卷带方式连续化沉积, 其材料 成本和生产成
表4 电池种类 小面积电池 (不同工艺) 无镉电池 柔性电池 电池组件 电池组件
南开大学研制的铜铟硒薄膜太阳电池及转换效率 衬底 玻璃 玻璃 玻璃 玻璃 不锈钢 聚酰亚胺 玻璃 玻璃 技术路线 共蒸发 共蒸发 后硒化 共蒸发 共蒸发 共蒸发 共蒸发 共蒸发 过渡层 C dS C dS C dS Z nS C dS C dS C dS C dS 转换效率( % ) 15. 2 13. 9* 11. 6* 11. 4 10. 6* 9. 2* 8. 9* 7*
面积( cm 2 ) 0. 40 0. 87 0. 87 0. 87 0. 87 0. 12 83 804
注: 带* 的样品是在中电集团十八所
的标准测试, 测试条件为 25 ( , AM 1. 5 光谱, 光强 1 000 W/ m 2 ; 未带* 的 样 品是在 南 开 大 学 实 验 室 测 试, 测 试 仪 器: 中 科 院 长 春 光 机 所 生 产 的 TM 500D 型 太 阳 光 模 拟 器, 美 国 KE ITHL EY2420 数源表及相应的测试软件, 中电集团十八所的国家计量站提 供的单晶硅二级 标准太阳电池; 测 试条件为室温, AM 1. 5 光谱, 光强 1 000 W / m 2 。
2. 2. 2 产业化情况 C IG S 电池 具有 敏感 的元 素配 比和复 杂的 多层 结 构, 要求其工艺和设备十分严格, 被国际光伏界认为是技 术难度比较大的一种太阳电池。虽然全球有上百家企业 和机构置身于 CIGS 太阳电池产业, 但突破设备瓶颈、 能 够开发出大面积电池组件的只有少数 几个, 而单机年产
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高于 15 M W 的生产 线, 并且电池组件商品进入 市场的 企业 只 有 德国 的 W rth Solar, Solibro, 美 国 的 G lobal Solar, 日本的 H onda, Sh ow a Shell 等少数几家公司。其 中, 德国 Solarion 公 司 完 成了 300 kW 卷 到卷 ( roll to roll) 中试开发, 20 ? 20 cm 2 面积电池最高转换效率达到 8% , 平均转换效率为 5% 。
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11% [ 14] , 基 于 混 合 离 子 液 态 电 解 质 电 池 的 效 率 达 到 8. 2% [ 15] , 从而在该领域具有一定的影响。 另外, 北京大学、 清华大学、 复旦 大学、 浙江大学、 南 京大学、 吉林大学、 武汉大学、 津大学、 天 东南大学、 华侨 大学、 河北科技大学、 华南理工大学、 华东 理工大学等先 后在染料敏化剂、 纳米薄膜修饰和电池光 电转换效率上 取得了较好的结果[ 16] 。 2. 3. 2 产业化情况 从 1992 年至 1999 年间, 以德国光伏研究所( INAP) 和澳大利亚 ST A 公司( 后并入 STI, 现并入 Dyesol 公司) 为典型的产业化研究机构进行了产业化前期的探索性研 究。2001 年 5 月 2 日, 通过多年的实践, STI 建立了世界 上首条染料敏化太阳电池中试线。STI 公司与中国科学 院等离子体物理研究所合作 生产的产品在 2001 年苏州 APE C 展览会上首次亮相, 赢得国 际同行的赞赏。2003 年完成 200 m 染料敏化太阳电池显示屋顶, 集中体现了 未来工业化的前景。 2004 年底, 中国科学院等离子体物理研究所建立了 500 W 染料敏化太阳电池示范系统, 并保 持长期有效的 运行, 为今后实现产业化打下了基础
[ 17] 2
对于 C IG S 电池 技术, 台湾企业 界掀起了投 资研发 热潮。新能公司投资 7 000 万欧元 与德国 C entroth erm 公司合作开发 30 M W C IGS 电池生产线, 以溅射后硒化 法制备电池面积为 1. 1 ? 1. 4 m2 , 目 前良品率是 面临的 最大问题; 台湾铼德、 绿阳光电等公司 自主开发, 均已制 备出不同面积的玻璃衬底 C IG S 组件,
正在进行 量产化 开发。南开大学现正在开发 80 ? 40 cm 玻璃衬底 CIGS
2
薄膜太阳电池连续制造技术, 为 60 ? 120 cm 玻璃衬底
2
CIGS 薄膜生产线开发研制提供科学数据。
2. 3 染料敏化太阳电池
2. 3. 1 研究进展 自从染料敏化太阳电池在实验室研究取得突破以来, 立即引起企业界人士的极大关注。从专利公布生效开始, 即有澳大利亚、 瑞士和德国等七家公 司购买了专利使用 权, 并投入大量人力和物力进行产业化和实用化研究。 中国在染料敏化太阳电池的基础研究和产业化研究 上都与世界研究水平相接近。在中国国家自然科学基金 的大力支持下, 中国的高校和科研机构的 研究人员广开 思路, 在基 础研 究上 取得 了很 好 的成 绩。 在中 国国 家 863 计划探索性项目 的支持下, 开展 了各种电解 质材料 和电池结构的研究, 并提出各种创新性的结构和思想, 如 福州大学魏明灯博士提出的染料敏化太阳电池与储能结 合的思想; 中国科学院物理所孟庆波博士 提出的环境友 好的复合电解质; 清华大学林红博士提出 的新型高效低 成本叠层柔性薄膜太阳电池等, 都是对染 料敏化太阳电 池各项关键技术和材料提出新的思路和方法。中国国家 重点基础研究计划和纳米专项( 973 项目) 先后三次对染 料敏化太阳电池进行立项, 中国科学院知识创新工程也 把染料敏化太阳电池项目作为重要方向, 重点解决目前染 料敏化太阳电池所遇到的关键问题, 并先后在基础科学问 题和关键技术问题上取得突破。中国科学院等离子体物 理研究所早在 1994 年就开始对染料敏化太阳电池进行研 究和开发, 并取得了相当的科研成果。特别是在中国科技 部& 十五?和& 十一五?973 项目的支持下, 小面积太阳电池 的实验室光电转换效率最高达 9%, 大面积电池组件( 40 ? 60 cm ) 光电转换效率达 5. 7%
2 [13]
。
2. 4 碲化镉太阳电池
2. 4. 1 研究进展 碲化镉是直接能隙半导体, 其能隙宽 度与太阳光谱 有很好的匹配, 而且它的能隙较宽, 在较高的环境温度下 也能正常工作, 具有很好的抗辐射性能。此外, 碲化镉太 阳电池由多晶的薄膜所构成, 制备工艺相对简单。因此, 碲化镉太阳电池应用前景非常广阔, 尤其 适合于高原及 荒漠电站、 外太空及深空间电源, 以及用作聚光电池。 国际上碲化镉 薄膜太 阳电池的 研究和 制造十 分活 跃, 以美国的可再生能源国家实验室( NRE L) 为首, 该实 验室仍保持小面积碲化镉电池的最高效率纪录 16. 5% 。 该电池的技术特点是采用 C dSnO 4 / Z nSnO 4 复合膜作为 透明前电 极。这 种复 合型明 导电 膜在 退火 后, C dSnO 4 有很高的导电率, Z n Sn O4 有恰当的
电阻率, 而在这两层 之间可形成很薄的过渡层。另外一个典型的技术路线是 采用 Te/ W 2 Te3 作为背接触层, 欧洲的多 个研究小组采 用该技术, 如德国 ANT EC 公司、 西班牙 CIEM AT 公司、 瑞士 ETH 大学、 比利时 G ent 大学、 德国 ISFH 公司、 意 大利 Parma 大学、 意大利 SSE 公司、 英国 Loughborough 大学、 瑞士 Solaronix 公司、 国 D ieter B onnet 中心、 德 德 国达姆斯塔德技术大学、 英国巴示大学等, 他们制备的小 面积电池的最高转换效率在 10% ~ 13% 之间。 中国碲化镉太阳电池的发展也颇受 关注, 但研究工
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, 为目前国际较好的
研究成果之一; 在染料合成技术、 纳米半导体薄膜研究、 电 池密封和电极研制上也取得一定的成果, 设计合成了多种 新型染料光敏化剂, 并研究其吸附性能和空间效应对敏化 性能的影响, 综合了各项关键技术, 制备出 15 ? 20 cm 的
2
太阳电池组件, 在室内 1 个太阳光照时效率为 6. 3%。中 国科学院长春应用化学研究所在新型染料研究和离子液 态电解质上取得突破, 实现自主研发染料 C101, 效率达到
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作起步较晚。2001 年, 四川大学太阳能组研制出了面积 为 0. 52 cm 的 碲化镉 太阳电 池, 转 换效率 达 11. 6% 。
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这项成果为中国碲化镉太阳电池的发展做出了开创性的 贡献, 荣获中国高校技术发明二等奖。& 十五?期间, 小面 积电池制造技术有了进一步提高, 该组制 备的电池效率 达到 13. 38%, 再次创 造出中国碲化 镉太阳电池 的转换 效率纪录, 接近国际领先水平。 2. 4. 2 产业化情况 十多年来, 众多研究机构对碲化镉电 池的污染问题 进行了研究, 认为在碲化镉电池的生产过程中, 镉污染容 易控制, 不会影响人体健康。即使遇到火灾, 熔融的电池 中释放的镉对环境的污染也很微小, 而且 在同样的发电 量下, 碲化镉电池的重金属排放当量是最低的。因此, 在 重视环保的美国和德国等发达国家, 碲化 镉太阳电池研 究和产业化技术一直得到很好的发展。 美国的 First Solar 公司是全球最大的碲化镉太阳电 池制造商, 他们自主开发的蒸汽输运法, 使碲化镉薄膜电 池生产线产能达到每年 100 MW 。规模化生产使得碲化 镉太阳电池的成本从 2005 年的 1. 59 USD/ W 降为目前 的 1. 19 U SD/ W, 是目前所有太阳电池中 生产成本最低 的。First Solar 公司除了在美国建有 90 MW 的生产线、 在德国建有 120 M W 生产线, 还在马来西亚和新加坡分 别建有 240 M W 和 120 M W 的生产线。完成 2010 年的 扩产计划后, 其产能将达到 1. 2 G W。 德国的 ANTE C 公司有 8 M W 的自动化生产线, 生 产面积为 1. 2 ? 0. 6 m2 的
碲化镉电池组件, 平均效率在 6% ~ 7%之间。 中国的碲化镉薄膜电池产业化技术也取得了一定的 进步。四川大学开发了中试生产线关键设备, 建立了全部 由中国生产的设备构成的 0. 3 MW 中试生产线, 使中国成 为继美、 德之后世界上第三个能生产碲化镉太阳电池的国 家。在该中试线上研制了面积为 30 ? 40 cm 的串联集成
2
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组件, 转换效率达为 8. 25% , 已超出德国水平。这些成果 奠定了中国建立兆瓦级碲化镉电池生产线的基础。
3 结
语
薄膜太阳电池技术的基础研究取 得了长足的发展, 为大规模产业化奠定了基础。目前研究的热点仍然是提 高效率、 降低成本。非晶硅/ 微晶硅叠层电池技术被认为 是下一代的硅基薄膜电池的产业化技术。以碲化镉为代 表的化合物电池已经实现了低成本的大规模生产。理论 上染料敏化电池的生产成本最低, 但其产业化尚需时日。
( 2010 年 5 月 8 日收到)
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Review Art icle
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Silicon Solar Cells: New Achievements for Next Generation PV Industry SHEN Wen zhong
Prof essor , I nst it ut e of Sol ar En ergy , Shanghai J iao Tong Uni versi t y, Shanghai 200240, Chi na Abstract B oth th e f ir st generati on cryst allin e Si and t he second generati on non cr ystall ine Si t hin f i lm solar cel ls domi nat e t he cur rent ph ot ovolt ai c ( PV ) i ndust ry
. Th e t hi rd generati on nan otechnol ogy approaches aim t o d ecrease costs to w ell b el ow 1. 0 U SD / W lev el of second generat ion PV s to 0. 5 U SD / W, p otent iall y to 0. 2 U SD / W or bett er, by signif i cant ly increasin g ef f icienci es but main t ainin g th e economi c and envir onment al cost advant ages of t hi n f i lm deposit ion t echni ques. In t hi s paper, w e pr esent a br ief review on t he r ecent ach ievem en t s in Si n an ocr ystalli ne and nanow ire sol ar cells as t he f ut ure PV ind ustry m ay bel ong t o th ese nano st ruct ured Si solar cell s. Th e emph asi s is on hydrogenat ed nan ocryst allin e sili con ( nc Si: H ) t andem t hin f il m solar cells wi th t he b an d gap tun ed by t he d ot size, t he pr el imin ary appl icat ion of Si n anow ire arrays in p lanar Si solar cel ls and radi al Si solar cell concept includin g sin gle n an owi re Si solar cell s, and m ult iple excit on generati on nc Si: H h ot carrier solar cells. Key words Si solar cell, nanocryst al lin e, nanow ir e, m ulti ple ex cit on generat ion
( 责任编辑: 方守狮)
Status and Trends of Thin Film Solar Cells Z H AO Y ing , DAI Song yuan , SUN Y un ! , FENG L iang huan ?
! Prof essor , Inst it ut e of Phot o El ect roni cs Devi ce and Technol o gy , N an kai Un iversit y , Ti anji n 300071, Chin a ; Prof essor , In st it ut e of Plasma Physics Chin ese A cademy of Sci ences , Hef ei 230031, Chi na ; ?Professor , Coll ege of Mat eri al s Scien ce an d Engi
neeri ng , Sichu an U ni versi t y , Ch engd u 610064, Chin a Abstract T hin f ilm solar cells ( TFSC ) are a promi sing app roach f or t er restri al ph ot ovolt ai cs and of f er a w ide vari et y of choi ces in t er ms of th e devi ce d esign and f abr icat ion . Th e aut hor s analyse t he current stat us of TFSC and t heir f ut ure d evelop ment s. R esear ch and prod uct ion pr ogr ess of sil icon b ased th in f ilm solar cell s, Cd Te and Cu( In , G a) Se 2 solar cel ls, and d ye sen sit ized sol ar cell s in Chi na ar e int roduced. Key words silicon b ased t hi n f il m solar cell, C dTe solar cell, C IG S solar cell , dye sen si ti zed solar cell
( 责任编辑: 沈美芳)
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