太阳能电池及材料研究和发展现状.pdfVIP

第19卷第5期 浙江万里学院学报 V01．19No．5 2006年9月 Journalof Wanli iang University Sep．2006 Zhej 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 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 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 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…． 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 la 系数高，活性层只有l m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． 万方数据 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 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 um)， 1．t 十分吻合，性能稳定，光吸收系数极大，厚度为1 m的薄膜，足以吸收