太阳电池的原理及结构研究进展.pdfVIP

维普资讯 2008年 ·第 2期 材料综述 中国材料科技与设备(双月刊) 太 阳电池的原理及结构研究进展 范永杰，於黄忠 ，林文健 (华南理工大学物理科学与技术学院，广东 广州 510640) 摘要：太阳能电池作为一种新的能源正得到迅速的发展和进步。本文主要介绍了薄膜太阳能电池原理、表征参数及结构 的发展概况 。 关键词 ：薄膜太阳能 电池 ；原理 ；结构 ；进展 中图分类号 ：TM914．4+2 文献标识码 ：A 系而言，其本质上可以获得像半导体一样的 P—N结。但与 0 前言 无机硅光电池相 比较 ，聚合物光电池的载流子生成原理具有 相对的复杂性。由于聚合物半导体中有较强的激子束缚能， 随着经济的发展，煤、石油、天然气等有限的自然资源 已 电子一声子相互作用能及大量 电子缺陷态，电子与空穴间存 经不能满足人类发展的需要。因此很多国家都积极投入开 在一定量 的束缚能，当此束缚能足够大时光激发元表现为 电 发新能源 。太 阳能便是其 中之一 ¨】]。太 阳能有着不可 比 中性的激子 (电子一空穴)。中性元激发的生成及迁移对 电 拟的优点，使得太阳能的利用已经开始逐年增长 。目前单晶 流无任何贡献。为了产生光 电流，需要在聚合物体 内，或者 硅和多晶硅等硅系太阳能电池的应用已经进入大规模发展 在金属电极一聚合物分子层界面处，使这些激子离解成可迁 阶段 。然而 ，硅系太 阳能电池成本 比较高且工艺复杂 。因此 移的带电离子(电子和空穴)。在有机小分子或聚合物体 内， 出现 了新型非晶硅 、多晶硅薄膜太阳能电池 。而且硅系太 阳 这些激子的离解有多种机制，可归纳为激子的热电离或者 自 能电池光电转换效率的理论极限值为25 ，效率提高潜力 由电离，激子碰撞 电离 ，光致电离，激子与杂质或缺陷中心相 有限 ]。近年来 ，新型多元化合物薄膜太 阳能电池，取得 了 互作用而 电离等 。此激子离化现象及光生载流子现象与有 较高的转化效率。有机半导体材料 以其原料易得，廉价，制 机Ⅲ一V半导体中心直接带隙的体系如 (GaAs)相类似，但 备工艺简单，环境稳定性高 ，有 良好的光伏效应等优点，目益 是有机半导体中的激子离化生成的载流子的迁移率比较低， 被人们所重视L2J。 因此容易成对复合而损失。只有没有被复合而迁移到聚合 1 原理和参数 物与 电极界面的载流子 ，即扩散到界面附近而被界面的内建 势场离化的光生激子才对产生光 电流有贡献。决定聚合物 1．1 原理 太阳能电池光伏特的关键是聚合物异质结界面性质和光生 就典型的光 电池而言，光 电池是以半导体 P—N 结上接 载流子的迁移率 4¨j。 受太阳光照产生光生伏特效应为基础，直接将光能转换成电 1．2 表征参数 能的能量转换器。其工