太阳能电池材料.pdf

太阳能材料的研究和发展 1 引言 随着人类社会的不断发展，人与自然的矛盾也愈来愈突出。目前全世界范围面临的最为 突出的问题是环境与能源， 即环境恶化和能源短缺。 这个问题当然要通过各国政府采取正确 的对策来处理， 发展新材料及相应的技术． 将是解决这一问题最为有效的方法。 事实上近年 来人们对太阳能材料的研制和利用，已显示了积极有效的作用。这一新型功能材料的发展， 既可解决人类面临的能源短缺， 又不造成环境污染。 尽管太阳能材料的成本还较高和性能还 有待进一步提高，但随着材料科学的不断进步，太阳能材料愈来愈显示了诱人的发展前景。 可以预见， 在下个世纪， 太阳能材料将扮演更为重要的角色。 就象半导体等功能材料的发展 带来电信和计算机产业的兴起和发展一样， 太阳能材料及相关技术也将带来太阳能器件的产 业化的发展， 使人类在环境保护和能源利用两方面的和谐达到更加完善的境界。 大阳能是人 类取之不尽，用之不竭的可再生能源，也是清洁能源，不产生任何的环境污染。为了充分有 效地利用太阳能，人们发展了多种太阳能材料。按性能和用途大体上可分为光热转换材料， 光电转换材料， 光化学能转换材料和光能调控变色材料等。 由此而形成太阳能光热利用， 光 电利用，光化学能利用和太阳能光能调控等相应技术。 从目前世界范围内经济发展状况来看， 太阳能材料及相应利用技术是发展最快和最有发展前景的高科技产业之一。 随着科学技术的 不断进步， 将不断地出现更为经济， 性能更好的新型太阳能材料。 太阳能是人类取之不尽用 之不竭的可再生能源．也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中； 大阳能光电利用是近些年来发展最快， 最具活力的研究领域， 是其中最受瞩目的项目之一。 为此， 人们研制和开发了太阳能电池。 制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础， 其工作 原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应， 根据所用材料的不同， 太阳能电池可 分为： 1、硅太阳能电池； 2、以无机盐如砷化镓 III-V 化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合 物为材料的电池； 3 、功能高分子材料制备的大阳能电池； 4 、纳米晶太阳能电池等。不论以 何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有： 1、半导体材料的禁带不能太宽； ②要有较高的光电转换效率： 3 、材料本身对环境不造成污染； 4 、材料便于工业化生产且材 料性能稳定。 基于以上几个方面考虑， 硅是最理想的太阳能电池材料， 这也是太阳能电池以 硅材料为主的主要原因。 但随着新材料的不断开发和相关技术的发展， 以其它村料为基础的 太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。 1 硅系太阳能电池 1.1 单晶硅太阳能电池 硅系列太阳能电池中， 单晶硅大阳能电池转换效率最高， 技术也最为成熟。 高性能单晶 硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。 现在单晶硅的电 地工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术， 开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。 提高转化效率主要是靠单晶 硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。 在此方面， 德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持 着世界领先水平。 该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，