太阳能电池技术与印刷印刷电子.pptx

副教授：周颖梅《印刷电子》太阳能电池技术与印刷

传承百年古韵-科技造就中国强企名片-汉能汉瓦瓦作为中国传统的建筑材料，浓缩了中国五千年传统文化的工艺匠心，我国素有“秦砖汉瓦”之说；当历史跨入到信息化、科技化、全球化的新时代；瓦，成为了一个使传统与现代融合的载体，被赋予了更多时代意义与文化内涵。2017年7月，中国汉能率先突破技术瓶颈，将全球领先的薄膜太阳能科技融入中国传统的建材屋面瓦之中，“汉能汉瓦”应运而生。

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太阳能电池的原理

太阳能电池的定义太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的器件。这种光电转换过程通常叫做“光伏打效应”，又称为“光伏效应”。“光伏效应”，英文名称：Photovoltaiceffect，指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。

光伏电池板特点不同尺寸易于安装，易于扩充，易于拆卸。同时使用太阳能也很经济实惠，在操作过程重没有能量耗费。太阳能系统优点:光伏效应主要是应用在半导体的PN结上，把辐射能转换成电能。太阳电池发电是一种可再生的环保发电方式，发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，不会对环境造成污染。

太阳能电池分类刚性单晶硅太阳能电池柔性多晶硅薄膜太阳能电池非晶硅薄膜太阳能电池多元化合物薄膜太阳能电池聚合物多层修饰电极型太阳能电池纳米晶太阳能电池有机太阳能电池太阳能光伏电池晶体硅电池薄膜电池单晶硅电池多晶硅电池非晶硅电池其它化合物电池砷化镓GaAs碲化镉CDTe铜铟硒CuInSe硫化镉Cds铜铟镓硒CIGS90%10%48.2%51.8%46.1%53.9%多晶硅或非晶硅制成，所以又叫硅光电池

单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池的结构主要包括正面梳状电极、减反射膜、N型层、PN结、P型层、背面电极等。

多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池的特点具有稳定高效的光电转换效率，约12%。节约电耗，生产成本低。

非晶硅太阳能电池-薄膜化非晶硅太阳能电池由透明氧化物薄膜(TCO)层、非晶硅薄膜P-I-N层(I层为本征吸收层-光生载流子主要在这一层产生)、背电极金属薄膜层组成，基底可以是铝合金、不锈钢、特种塑料等。它与单晶硅和多晶硅太阳能电池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，电耗更低。

多元化合物薄膜太阳能电池-薄膜化多元化合物薄膜太阳能电池材料为无机盐，其主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高成本较单晶硅电池低易于大规模生产碲化镉薄膜太阳能电池

聚合物太阳能电池原理在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制备的研究方向。原理：利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势，在导电材料（电极）表面进行多层复合，制成类似无机P－N结的单向导电装置。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本低等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。

纳米晶太阳能电池新发展的纳米TiO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视。纳米晶TiO2工作原理：染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态，激发态不稳定，电子快速注入到紧邻的TiO2导带，染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿，进入TiO2导带中的电子最终进入导电膜,然后通过外回路产生光电流。纳米晶TiO2太阳能电池的优点:廉价的成本简单的工艺稳定的性能

钙钛矿型太阳能电池钙钛矿型太阳能电池，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的替换。这种电池既薄又软，可以贴在体育场的圆型屋顶或曲面墙壁上，还适用于可穿戴设备，贴在玻璃窗上也不会影响透光性。通过印刷方式涂上有机类原料，成本较低。该电池被认为有望用作监控基础设施安全等室外传感器的电源，为民用应急、军用、绿色城市景观照明等方面的发展做出贡献。

传统制作工艺丝网印刷工序中上电极以及正面的小栅线是银浆，背电极是银铝浆，背电场是铝浆。

制作工艺中南大学开发出了基于卷对卷微凹版印刷技术和卷对卷狭缝涂布技术连用的OPV（有机光伏电池）印刷制备技术，丰富了OPV的印刷制造方法。

制作工艺上海幂方电子科技有限公司采用的生产技术以喷墨打印技术为主，结合了刮涂工艺。

考验与发展并存第一次是晶硅太阳能电池产能过剩的冲击，这次冲击使光伏电价大幅度下降。即使是印刷制备的OPV，由于效率太低与寿命较短，完全无法与晶硅太阳能电池在市场上竞争。最有代表性的例子是美国Konarka公司的倒闭。第二次冲击是钙钛矿太阳