薄膜太阳能电池进展_孔继川解决方案.doc

DOI :10.16597/j.cnki .issn.1002 -154x.2008.07.021 Vol.22, No.7 第 22卷第 7 期 化工时刊 2008 年 7 月 ChemicalIndustryTimes Jul.7.2008 薄膜太阳能电池研究进展 孔继川 缪 娟 (河南理工大学物理化学系 ,河南焦作 454000) 摘 要 薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件。 综述了硅基薄膜太阳能电池、CdTe薄膜太阳能电池、CIS (CIGS)薄膜太阳能电池、TiO2 薄膜太阳能电池、ZnO薄膜太阳能电池和有机薄膜太阳能电池的研究现状, 展望了太阳能电池的发展趋势。 关键词 薄膜太阳能电池 硅 CdTe CIS TiO2 ZnO 有机 ProgressinResearchonFilmSolarCel KongJichuan MiaoJuan (PhysicsandChemistryDepartment, HenanPolytechnicUniversity, HenanJiaozuo, 454000) Abstract Filmsolarcel, anewkindofphotovoltaicstomitigatetheenergysourcescrisis, wasindicated.Cur-rentstatusofresearchforfilmsolarcelssuchasSi, CdTe, CIS(CIGS), TiO2, ZnOandorganicswasreviewed.Future directionsforsolarcelweredescribed. Keywords filmsolarcel Si CdTe CIS TiO2 ZnO organics 随着煤、石油、天然气等能源日益枯竭和环境污 阳能电池和多晶硅薄膜太阳能电池是其中典型代表。 染日益加剧 ,人们迫切需要寻找清洁可再生新能源。 1.1 非晶硅薄膜太阳能电池 作为地球无限可再生的无污染能源 ———太阳能的应 非晶硅薄膜太阳能电池是用非晶硅半导体材料 用日益引起人们的关注,将太阳能转化为电能的太阳 在玻璃、特种塑料、陶瓷、不锈钢等为衬底制备的一种 能电池的研制得到了迅速发展。目前以商品化的晶 薄膜电池。非晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有反 体硅太阳能电池的光电转化效率最高 ,但受材料纯度 应溅射法、低压化学气相沉积法 (LPCVD)、等离子体 和制备工艺限制 ,成本高, 很难再提高转化效率或降 增强化学气相沉积法 (PECVD)。为生产高质量的非 低成本。薄膜太阳能电池只需几 μm的厚度就能实 晶硅,对非晶硅材料制备方法也进行了研究 , 等离子 现光电转换, 是降低成本和提高光子循环的理想材 体化学气相沉积法特别是 RF辉光放电法已经广泛 料[ 1] 。本文综述了各种薄膜太阳能电池的研究现 应用[ 4] ,并提出 H2稀释 PECVD法。非晶硅薄膜成本 状 ,对薄膜太阳能电池的发展趋势进行了展望。 低是一种很好的太阳能电池材料 ,但由于其光学带隙 1 硅薄膜太阳能电池 (1.7 eV)与太阳光光谱不匹配, 所以限制了非晶硅 太阳能电池的转化效率并且其光电效率会随光照时 开发太阳能电池的两个关键问题是提高效率和 间增加而衰减[ 3] 。利用反应原料气 H2稀释 SiH4在不 降低成本[ 2] 。单晶硅太阳能电池是在厚度 350 - 同衬底上制成的非晶硅薄膜经过不同电池工艺分别 450 的高质量硅片上制成 受单晶硅价格及相应 得到单结电池和叠层电池,可以解决上述问题。 Sang μm , -KyunKim等[ 5] 利用 H2 稀释 PECVD法在低纯度硅 繁琐的制备工艺影响, 其价格居高不下, 为节省高质 量材料 ,发展了薄膜太阳能电池 , 其中非晶硅薄膜太 片上制备出 a-Si∶H/c-Si异质结太阳能电池转化 收稿日期:2008 -05 -09 基金项目:河南省自然科学基金(编号:0511050200)和河南理工大学青年基金(Q2008 -15)资助作者简介:孔继川(1979 ～ ), 男, 硕士, 讲师, 从事功能材料研究  — 60 — 孔继川等 薄膜太阳能电池研究进展 2008.Vol.22, No.7 化工时刊  效率达到 12.5% 。非晶硅太阳能电池具有高的光电转换效率,但光疲劳效应严重制约了其发展。 1.2 多晶硅薄膜太阳能电池 多晶硅薄膜太阳能电池是将多晶硅薄膜生长在低成本衬底材料上,用相对薄的晶体硅层作为太阳能电池的激活层,不仅保持了晶体硅太阳能电池的高性能和稳定性 ,而且材料的用量大幅下降, 成本明显降低。多晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有化学气相沉积法、液相外延法、金属诱导晶体法、非晶 Si薄膜固相