电子科大薄膜物理(赵晓辉)太阳能电池.ppt

太阳能电池 1.太阳能电池的发展历史 1954年世界第一块实用化太阳能电池在美国贝尔实验室问世，幷首先应用于空间技术。当时太阳能电池的转换效率为8％。1973年世界爆发石油危机，从此之后，人们普遍对于太阳能电池关注，近10几年来，随着世界能源短缺和环境污染等问题日趋严重，太阳能电池的清洁性、安全性、长寿命，免维护以及资源可再生性等优点更加显现。一些发达国家制定了一系列鼓舞光伏发电的优惠政策，幷实施庞大的光伏工程计划，为太阳能电池产业创造了良好的发展机遇和巨大的市场空间，太阳能电池产业进入了高速发展时期，幷带动了上游多晶硅材料业和下游太阳能电池设备业的发展。在1997－2006年的10年中，世界光伏产业扩大了20倍，今后10年世界光伏产业仍以每年30％以上的增长速度发展。 世界太阳能电池发展的主要节点 1954 美国贝尔实验室发明单晶硅太阳能电池，效率为6％ 1955 第一个光伏航标灯问世，美国RCA发明Ga As太阳能电池 1958 太阳能电池首次装备于美国先锋1号卫星，转换效率为8％。 1959 第一个单晶硅太阳能电池问世。 1960 太阳能电池首次实现并网运行。 1974 突破反射绒面技术，硅太阳能电池效率达到18％。 1975 非晶硅及带硅太阳能电池问世 1978 美国建成100KW光伏电站 1980 单晶硅太阳能电池效率达到20％多晶硅为14.5％，Ga As为22.5％ 1986 美国建成6.5KW光伏电站 1990 德国提出“2000光伏屋顶计划” 1995 高效聚光Ga As太阳能电池问世，效率达32％。 1997 美国提出“克林顿总统百万太阳能屋顶计划，日本提出“新阳光计划” 1998 单晶硅太阳能电池效率达到24.7％，荷兰提出“百万光伏屋顶计划” 2000 世界太阳能电池总产量达287MW，欧洲计划2010年生产60亿瓦光伏电池 2.太阳能电池市场状况及趋势 2.1 太阳能电池的市场状况 1998年以前，单晶硅电池占世界光伏生产的主导地位 其次是多晶硅电池。从1998年开始，多晶硅电池开始超过单晶硅跃居第一。非晶硅从20世纪80年代初开始商业化生产，但由于效率低和光衰减问题，市场份额增加不快。CdTe电池从20世纪80年代中期开始商业化生产，市场份额增加缓慢，除技术因素外，人们对Cd的毒性的疑虑也是原因之一。 CIS电池的产业化进程比较缓慢，原因是生产过程中化学剂量比难以控制，大面积均匀性和重复性较差。 2.2太阳电池的未来发展趋势 2.2.1 商业化趋势 1998年以前，单晶硅电池占市场主导地位，其次是多晶硅电池。 从1998年起，多晶硅电池开始超过单晶硅跃居第一。 非晶硅从80年代初开始商业化，由于效率低和光衰减问题，市场份额先高后低。 CdTe电池从80年代中期开始商业化生产，市场份额增加缓慢，Cd的毒性是原因之一； CIS电池的产业化进程比较缓慢，生产工艺难于控制，In是稀有元素； Sanyo公司a-Si/c-Si电池商业化仅两三年，发展迅速 2001、2002年各种电池的市场份额和开始商业化时间. 2.2.2 技术发展趋势 2.2.2.1 硅基电池: 硅是地球上丰度第二大元素，资源丰富(以石英砂形式存在)； 环境友好； 电池效率高，性能稳定； 工艺基础成熟。 硅基电池是目前光伏界研究开发的重点、热点晶硅电池的产业化技术 硅基薄膜电池 研究开发方向： 晶硅电池: ① 提高电池/组件效率 高效钝化技术：TiO2，SiNx, SiO2, a-Si 高效陷光技术：减反射，表面织构化，背反射等， 选择性发射区(前)， 背表面场(BSF)， 细栅或者单面技术， 高效封装技术－最佳封装材料的折射率等。 ②简化、改进工艺－自动化、环保、低成本； 如硅片薄化及其工艺， ③材料的国产化和提高性能； 2.2.2.2 化合物电池 CIGS 电池：提高效率，大面积重复性，S代Se CdTe电池：提高效率，大面积重复性 Gratzel电池 －高效染料，固体或准固态电解质，提高效率，大面积重复性 有机电池 －高效电子受体和给体以及材料，提高效率 3.新型概念电池：量子点、量子阱电池，中间带 光伏电池，带隙递变迭层电池等，尚处在理论探索、概念研究和验证阶段。 3.太阳能电池定义和分类 太阳能电池，又称光伏器件，是一种利用光生伏特效应把光能转变为电能的器件。它是太阳能光伏发电的基础和核心。 太阳能电池分类 太阳能电池发电原理 5.太阳能电池的生产工艺 导电玻璃 膜切割 清洗 检测