太阳能电池及关键材料的研究进展
太阳能电池的研究进展
要地位 。
太阳能 电池 发电是根据 爱因斯坦 的光 电 效应 ；值得 注意的是光 电效应 于射线 的强度 大小无关 ，只有 频率达 到或超 越可产生光 电 效应 的阈值 时， 电流才 能产 生 。能够使半 导 体产生光 电效应 的光 的最大波 长同该半导体 的禁带宽度相 关，譬如 晶体硅 的禁带 宽度在 室 温 下约 为 １ ． １ ５ ５ ｅ Ｖ，因 此必 须 波 长 小 于 １ １ ０ ０ ｎ ｍ 的光 线才可 以使 晶体 硅产 生光 电效 应 。太 阳电池是一种可 以将太 阳能转换 的光 电元件，其基本构造是运用 Ｐ型 与 Ｎ 型半导 体接合而成的。 半 导体最基本的材料是 “ 硅” ， 它是不导 电的，但如果在半 导体中掺入不 同 的杂质，就可以做成 Ｐ型与 Ｎ 型半导体，再 利用 Ｐ型半导体有个电子空穴与 Ｎ 型半导体 多 了一个 自由 电子的 电位差 来产生 电流 ，所 以当太 阳光照射时 ，光 能将 硅原子 中的电子 激发 出来 ，而产生 电子和 空穴 的对流 ，这 些 电子和空 穴均会受到 内建 电位的影响 ，分 别 被 Ｎ型及 Ｐ型半导体吸引 ，而聚集在两端。 此 时外 部如果用 电极连 接起 来 ，形成 一个 回 路 ，这就是太阳电池发 电的原理 。
的光致衰退 ｓ ． Ｗ 憨应 ， 使得电池性能不稳定 。 ３ 、有机 化合物太 阳能电池
有机 太阳能 电池 利用的也是光 伏效应 。 有机太阳 能电池 在太阳光 的照射 下有机材料 吸收光子 ，如果 该光 子的能量大 于有机 材料 的禁带宽度 Ｅ 譬就会使得产生激 子。如图三就
太阳能电池用硅材料的研究现状与发展趋势
太阳能电池用硅材料的研究现状与发展趋势一、本文概述随着全球能源结构的转型和环保意识的日益增强，可再生能源的开发和利用已经成为当今世界的重要议题。
其中，太阳能作为一种清洁、无污染、可持续的能源形式，受到了广泛关注。
太阳能电池作为将太阳能转化为电能的关键设备，其性能与材料的选择密切相关。
硅材料因其优异的半导体性能、丰富的储量以及相对成熟的生产工艺，成为了太阳能电池的主流材料。
本文旨在探讨硅材料在太阳能电池领域的研究现状，分析其在不同应用场景下的性能特点，并展望其未来的发展趋势。
本文将对硅材料的基本性质进行介绍，包括其晶体结构、电子特性以及光学性质等，为后续的研究提供理论基础。
我们将详细分析当前硅材料在太阳能电池中的应用现状，包括不同类型的硅太阳能电池（如单晶硅、多晶硅、非晶硅等）的优缺点、制造工艺以及光电转换效率等方面的内容。
我们还将探讨硅材料在柔性太阳能电池、异质结太阳能电池等新型电池技术中的应用前景。
在此基础上，本文将深入探讨硅材料研究的最新进展，包括纳米硅材料、硅基复合材料以及表面改性技术等新型硅材料的开发与应用。
这些新技术和新材料的出现，为硅太阳能电池的性能提升和成本降低提供了新的可能性。
我们将对硅材料在太阳能电池领域的发展趋势进行展望，探讨未来硅材料研究的方向和重点，以期为推动太阳能电池的持续发展和广泛应用提供参考。
二、硅材料的性质及其在太阳能电池中的应用硅是一种半导体材料，具有独特的电子结构，使其成为太阳能电池的理想选择。
硅的禁带宽度适中（约为1电子伏特），可以吸收可见光及近红外光区的太阳光，使其具有较高的光电转换效率。
硅材料还具有丰富的储量、良好的稳定性和相对较低的成本，这些因素使得硅成为商业化太阳能电池中最广泛使用的材料。
硅材料主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三种类型。
单晶硅具有最高的光电转换效率，但成本也相对较高；多晶硅成本较低，效率略低于单晶硅；非晶硅则以其低廉的成本和易于大规模生产的特性而受到关注，但其光电转换效率相对较低。
太阳能光电池的研究进展及未来发展趋势
太阳能光电池的研究进展及未来发展趋势随着气候变化和能源需求增长，太阳能光电池作为一种清洁可再生能源技术正在逐步成为可持续能源的主要来源。
自从太阳能光电池技术诞生以来，它不断的得到了改进和发展，不仅在效率上有所提高，而且在成本上也有所下降。
本文将讨论太阳能光电池的研究进展及未来发展趋势。
1. 太阳能光电池的基本原理太阳能光电池是利用半导体材料的光电效应来将太阳光能转化成电能的一种电池。
太阳光可以激发半导体中的电子，使其从价带跃迁到导带，从而形成电子空穴对，这些释放出来的电子和空穴可以通过电极输出电流和电压。
2. 太阳能光电池的技术类型在现今的太阳能光电池技术中，常见的有多晶硅太阳能电池、单晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池等多种类型，不同类型的太阳能光电池由于其不同的材料、制作工艺和结构形式，具有不同的性能以及优缺点。
多晶硅太阳能电池因其制作工艺简单、成本低廉又易于大面积生产而被广泛应用。
但其发电效率较低，大量生产也会带来环境污染问题。
单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池相比效率更高，但生产过程更加复杂，成本也更高。
而且，单晶硅太阳能电池需要较高的制造温度，会导致能源、时间和成本的浪费。
薄膜太阳能电池制作件薄如膜，具有制造成本低、透明性好、重量轻、柔韧和可弯曲等特点。
但其效率往往比单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池低。
3. 太阳能光电池的研究进展太阳能光电池的研究和发展已经持续数十年。
在过去几年中，太阳能光电池技术的性能有了显著提高，其效率不断攀升。
例如，通过将钙钛矿结构引入到晶体硅太阳能电池中，科学家开发出了钙钛矿晶体硅太阳能电池，其效率可以达到约25％，这种新型太阳能电池具有高效、制备简单等优点，成为热门研究领域之一。
另一方面，薄膜太阳能电池也在近年来得到了广泛关注。
研究人员将新的化合物引入到薄膜太阳能电池制造中，可以将其效率提高到约19％。
这种新型的薄膜太阳能电池具有能量密度高、生产成本低等优点。
太阳能电池的研究现状及发展前景
太阳能电池的研究现状及发展前景太阳能电池是一种将太阳光能直接转化为电能的器件。
它是现代清洁能源领域中备受瞩目的技术之一。
随着对环境污染和非可再生能源的担忧日益增加，太阳能电池作为一种可持续发展和环保的选择，正变得越来越热门。
本文将介绍太阳能电池的研究现状及发展前景。
一、太阳能电池的研究现状太阳能电池是利用半导体材料制成的电池，其工作原理是将光子能量转化为电子能量。
现在最常用的太阳能电池是硅基太阳能电池。
硅基太阳能电池已发展了几十年，其效率已经逐渐接近极限。
然而，硅基太阳能电池的成本仍然比较高，对大规模应用来说仍然不够经济实惠。
为了降低成本同时提高太阳能电池的效率，研究人员正在寻找替代性材料。
一些新兴材料被广泛研究，如钙钛矿、有机太阳能电池和复合太阳能电池等。
其中，钙钛矿太阳能电池由于其高效率和低成本而备受关注。
与硅基太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池不但具有更高效率，而且材料成本也更便宜。
因此，钙钛矿太阳能电池被认为是一种有望在未来大规模应用的技术。
二、太阳能电池的发展前景随着对环境污染和非可再生能源的担忧日益增加，太阳能电池作为一种可持续发展和环保的选择越来越受到重视。
据国际能源机构预测，到2030年，太阳能电力将成为全球电力消费量中最大的单一来源之一。
在未来几年中，太阳能电池技术将继续发展，效率将逐步提高，成本也将进一步下降。
此外，在不断涌现的新材料和新技术的推动下，太阳能电池将不断完善，性能将不断提升。
总的来说，太阳能电池是一种前景广阔的清洁能源技术。
它可以为世界各地的人们提供可靠、廉价的电力，同时帮助我们减少对环境的破坏，降低对化石燃料的依赖。
因此，在国际上，太阳能电池技术被认为是实现可持续发展的关键技术之一。
三、结语太阳能电池作为一种可持续发展和环保的技术，已经成为了清洁能源领域中备受瞩目的一种技术。
虽然目前太阳能电池的研究仍在进行之中，但已经取得了很大的进展。
未来，随着新材料和新技术的涌现，太阳能电池将变得更加高效、便宜和可靠，同时也将为我们提供更多的清洁能源选择。
新型太阳能电池材料的研究进展
新型太阳能电池材料的研究进展一、背景介绍太阳能电池是一种利用光合成原理将太阳能转化为电能的设备。
在人们对环境保护意识不断增强的今天，太阳能电池正逐渐成为一种主流的清洁能源。
二、目前太阳能电池的材料1.硅太阳能电池硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池，在市场上占有较大的份额。
硅太阳能电池的优点是安全可靠，使用寿命长，适合大规模应用，但是其价格较高。
2.无机卤素太阳能电池无机卤素太阳能电池是一种新型太阳能电池。
和硅太阳能电池相比，无机卤素太阳能电池对石油依赖度较低，成本较低，太阳能转化效率较高，但是其还处于研究阶段，本体材料不够稳定。
3.有机太阳能电池有机太阳能电池由于采用的是有机材料，因此其制造成本和能源消耗都很低。
但是有机材料的稳定性较差，且目前该类太阳能电池的效率较低，对于实际应用还存在技术难题。
三、新型太阳能电池材料1.钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是近年来崛起的一种新型太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池的光电转化效率高，材料成本低廉，但是其材料的稳定性有待提高。
2.过渡金属氧化物太阳能电池过渡金属氧化物太阳能电池是一种利用过渡金属氧化物作为电子输运材料的太阳能电池。
这种太阳能电池具有结构简单、制造成本低廉、太阳能转化效率高等特点，是未来发展方向之一。
3.有机无机杂化太阳能电池有机无机杂化太阳能电池将有机材料和无机材料结合在一起制成。
该类太阳能电池的优点是具有较高的转化效率和较长的使用寿命。
四、新型太阳能电池的发展趋势随着全球对于环境保护的要求日益提高，太阳能电池必将成为未来崛起的关键产业之一。
要想发展出更加高效、稳定的太阳能电池，就需要不断拓展新型材料的应用。
五、结论在这篇文章中，我们简单介绍了目前太阳能电池使用的材料，同时也详细地讲述了钙钛矿、过渡金属氧化物、有机无机杂化等新型太阳能电池材料的研究进展。
希望这些进展可促进太阳能电池技术的发展和应用，实现人们对于环境保护的愿望。
太阳能电池的研究和开发
太阳能电池的研究和开发太阳能是一种取之不尽，用之不竭的绿色能源，被广泛认为是可持续发展的主要能源之一。
因此，研究和开发太阳能电池已经成为当代科技领域中的一个重要热点。
本篇文章将介绍太阳能电池的基本原理和结构，并探讨近年来太阳能电池研究的进展和未来发展趋势。
一、太阳能电池的原理和结构太阳能电池（Solar Cell）是一种将太阳能转换为电能的装置。
其工作原理是利用半导体材料的PN结（负电荷区和正电荷区交界处），在太阳光的照射下产生光电效应，即把光能转化为电能。
常见的半导体材料有硅、锗、硒化铜等。
太阳能电池的结构一般由P型半导体、N型半导体和PN结三部分组成。
其中，P型半导体有多余的空穴，N型半导体有多余的电子。
当两种半导体相遇时，多余的空穴和多余的电子会发生扩散和漂移，最终在PN结附近形成一个电子空穴对。
而当太阳光照射在PN结上时，会激发电子从价带跃迁到导带，形成电荷对。
这些电荷静电场在PN结两侧产生电压，从而产生电流。
因为PN结两侧的电荷密度不同，所以形成了开路电压。
二、太阳能电池的分类和研究进展太阳能电池可按照材料、工艺和结构等分类。
按照材料可分为硅太阳能电池、半导体太阳能电池、有机太阳能电池等。
按照结构可分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等。
同时还可以按照阳光转换效率、耐久性、成本、稳定性等因素进行分类。
近年来，太阳能电池的研究进展主要集中在阳光转换效率、稳定性和制造成本等方面。
目前单晶硅太阳能电池的转换效率最高，可达到22%以上。
而有机太阳能电池珂学涵等可以在常温下制造，并且具有较高的柔性和低成本，但是其转换效率和稳定性有待提高。
另外，如何解决太阳能电池的制造过程、使用寿命和回收处理等问题也是当前研究的主要课题。
三、太阳能电池的发展趋势太阳能电池目前已经广泛应用于家庭、商业和工业领域中的电力供应。
未来，太阳能电池的发展方向将主要集中在以下几个方面：第一，提高太阳能电池的转换效率。
新型太阳能电池研究进展与应用
新型太阳能电池研究进展与应用随着人们对能源环保的关注和需求的增加，太阳能发电逐渐成为人们探索的方向之一。
同时，太阳能电池也成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
近年来，新型太阳能电池的研究与应用取得了许多进展，今天我们来探讨一下这方面的情况。
一、新型太阳能电池的种类及原理传统的太阳能电池主要由硅制成，但是这种电池存在一些问题，比如成本过高、效率不够等问题。
因此，科学家们开始研究新型的太阳能电池。
新型太阳能电池分为多种类型，其中比较有代表性的就是有机太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。
有机太阳能电池原理比较简单，就是将有机分子材料涂敷在电极上，通过激发电子的能级来获得电流。
这种电池优点在于成本较低、重量轻、柔性好，但是效率不高。
钙钛矿太阳能电池即钙钛矿光电池，其原理是通过光的作用，使得钙钛矿发生光生电化学变化，从而产生电能。
这种电池效率高、成本低、寿命长，但是还需要进一步研究和改进。
染料敏化太阳能电池原理和有机太阳能电池类似，都是利用光能来激发电子，但是染料敏化太阳能电池的染料主要是属于金属有机框架物质的，其效率要高一些。
二、新型太阳能电池的研究进展1.钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是目前比较被看好的一种，因为其效率高、成本低、可塑性好等特点。
近年来，科学家们不断对钙钛矿太阳能电池进行研究，包括提高其效率、增强其稳定性等。
比如，一些科学家采用新的材料来提高钙钛矿太阳能电池的效率，比如采用双层太阳能电池来提高效率；而另一些科学家则注重提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，比如采用纳米技术来增强电池的稳定性。
2.有机太阳能电池由于有机太阳能电池具有成本低、可塑性好等优点，因此在某些领域得到了应用。
然而，其效率并不高，因此科学家们也在不断寻找提高其效率的方法。
一些研究者采用新的有机分子材料来材料来制备太阳能电池，比如采用“全碳芳香炔”这种新型有机材料来制备太阳能电池，可以获得比较好的效果。
3.染料敏化太阳能电池染料敏化太阳能电池现在已经发展成为一个比较成熟的领域，其效率已经可以达到20%以上。
新型太阳能电池的研究进展与应用前景
新型太阳能电池的研究进展与应用前景太阳能是一种绿色、可再生的能源，拥有巨大的潜力在人类经济活动中发挥重要作用。
近年来，随着科学技术的发展，太阳能电池的研究也有了很大的进展。
新型太阳能电池不仅能够提高太阳能电池的转化效率，还能够降低制造成本和改善使用环境。
本文将介绍新型太阳能电池的研究进展和应用前景。
一、有机太阳能电池有机太阳能电池(Organic Solar Cells, OSC)是一种有机半导体材料构成的太阳能电池。
相对于传统太阳能电池，有机太阳能电池具有更好的柔性和透明性，可以安装在移动设备上或是玻璃幕墙上进行光电转换。
另外，有机太阳能电池的制造成本低，生产效率高，对环境的影响也较小。
因此，在未来应用中有着广阔的发展空间。
南京大学研究团队利用有机太阳能电池的透明性特点，开发出一种透明有机太阳能电池。
该电池由玻璃和ITO(Indium Tin Oxide, 一种透明导电材料)构成，具有平均光电转换效率达到8.3%、高透过率(85%)、可弯曲的柔性、更长寿命等优点。
二、钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSC)是一种以钙钛矿晶体为载体的太阳能电池。
其中，钙钛矿晶体具有良好的吸光性、电子传输性能等良好性质，可以用来制造太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池具有高光电转换效率的特点。
据统计，当前最高光电转换效率达到了25.2%之高。
加州理工学院的研究团队提出了一种新型钙钛矿太阳能电池的设计方案，该电池可应用于智能门锁、生物传感器等领域。
新设计通过使用针对特定波长的光敏材料，将电池划分为三个独立的区域，同时，可以有效防止电池中反射或透过的光被浪费，最终实现最佳效率。
三、多级组分太阳能电池多级组分太阳能电池是指结合不同材质、不同半导体的太阳能电池。
在这种太阳能电池中，每一分层材料都能吸收一定波长的光，从而扩大了太阳能电池的光谱带宽，充分利用太阳光谱所含的能量，提高电池的光电转换效率。
高效能太阳能电池技术的研究进展
高效能太阳能电池技术的研究进展近年来，随着能源危机的不断加剧以及环境保护意识的不断增强，太阳能作为一种清洁、可再生的能源被广泛关注和应用。
然而，太阳能电池技术的高效能化一直是一个关键的挑战。
本文将介绍高效能太阳能电池技术的研究进展，并探讨其未来发展的前景。
太阳能电池是将太阳光直接转化为电能的一种装置。
目前太阳能电池主要有多晶硅、单晶硅、非晶硅、有机物质等不同材料制成。
其中，多晶硅太阳能电池是目前最常见的一种，并且具有较高的转换效率。
然而，多晶硅太阳能电池还存在一些问题，如成本较高、制备工艺复杂等，因此，研究人员一直致力于寻找新型材料和新的结构设计，以提高太阳能电池的效率。
在新材料方面，钙钛矿太阳能电池近年来备受关注。
钙钛矿材料具有良好的光吸收特性和电荷传输性能，因此被认为是一种潜力巨大的太阳能电池材料。
当前，人们已经成功地实现了钙钛矿太阳能电池的高效能化，并且不断推进材料的稳定性和制备工艺的优化。
另外，有机-无机杂化材料作为一种新型太阳能电池材料也取得了一些重要突破。
有机-无机杂化材料通过充分结合了有机分子和无机材料的优势，实现了高效能太阳能电池的制备。
除了材料的优化，太阳能电池结构的改进也对提高效能起到了重要作用。
一种重要的结构设计是针对光电流损失问题的铁电效应设计。
研究人员发现，在太阳电池中引入铁电材料，可以使电池在光照条件下产生更高的电流输出，从而提高电池的效率。
这种铁电效应设计为太阳能电池提供了一种新的思路和方法。
此外，固态太阳能电池技术的发展也为高效能化提供了新的机会。
相比于传统的液态太阳能电池，固态太阳能电池具有更高的稳定性和更高的光电转换效率。
尽管目前固态太阳能电池在材料和制备工艺上仍存在一些难题，但研究人员正不断克服这些挑战，并且取得了一些突破。
固态太阳能电池的发展为太阳能电池技术的高效能化带来了新的希望。
综上所述，高效能太阳能电池技术的研究进展日益取得突破。
通过针对材料和结构的优化，研究人员不断改善太阳能电池的性能，提高其转换效率。
太阳能电池技术的新进展与发展趋势
太阳能电池技术的新进展与发展趋势随着世界各国对可再生能源的需求与日俱增，太阳能电池技术得到了快速发展和推广。
太阳能电池是一种将太阳光转化为电能的装置，其关键在于光电效应和半导体材料的选择。
目前，太阳能电池技术的新进展和发展趋势主要集中在以下几个方面。
一、光电转化效率的提高目前市场上常见的太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、铜铟镓硒(CIGS)、无机有机杂化钙钛矿等几种。
其中，单晶硅因其高转化效率和稳定性得到了广泛应用，但也存在成本较高的问题。
而CIGS电池由于材料稳定性不佳导致其寿命较短，而钙钛矿电池则由于其复杂的制备过程和材料稳定性仍在研究之中仍未广泛应用。
因此，研究人员一直努力寻找新的太阳能电池材料，以提高光电转化效率和降低成本。
最新的研究表明，通过使用双折射晶体材料可提高光电转化效率，这是一种容易得到的材料，可以从全球范围内获得。
二、柔性太阳能电池的研发与应用随着可穿戴设备和智能手机等市场的逐渐发展，柔性电子和柔性太阳能电池也逐渐成为研究热点。
与传统太阳能电池不同，柔性太阳能电池可以在较小的空间内拥有更大的接触面积，并可以更自适应地适应曲面形状。
同时，柔性太阳能电池的制备和加工流程也更加简单和直观，可以通过印刷、喷涂等方式来大规模生产，具有广阔的应用前景。
在这方面，目前最有前景的材料是有机聚合物、纳米材料和二维材料等。
柔性太阳能电池同样可以与锂离子电池进行集成，产生更加高效、轻量级、柔性的电池，以适应不同的应用场景。
三、太阳能光伏与储能一体化随着能源消费结构的转型和可再生能源的推广，太阳能发电已成为我们未来主要的能源来源之一。
与此同时，随着储能技术的不断成熟，太阳能光伏与储能一体化系统越来越受到瞩目与关注。
太阳能光伏系统的储能模式主要分为两种：一是直接将太阳能转化为电能，存储在电池组中，再供给家庭或商业等场所的用电。
二是将电能通过电力网直接输出，并从电力网中购买所需电量。
随着可再生能源的不断普及，太阳能光伏和储能系统的相关研究也在不断展开，预计未来几年内会有更多的技术采用太阳能光伏系统进行储能。
钙钛矿太阳能电池的材料与性能研究
钙钛矿太阳能电池的材料与性能研究太阳能作为可再生能源的一种重要形式，近年来备受研究者的关注。
而钙钛矿太阳能电池就是其中一种备受瞩目的新型太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池的高效率以及较低的制造成本使其成为一种有潜力取代传统硅基太阳能电池的绿色能源解决方案。
本文将介绍钙钛矿太阳能电池的材料组成、工作原理以及最新的研究进展。
首先，让我们来了解钙钛矿太阳能电池的材料组成。
钙钛矿太阳能电池的关键材料是一种特殊的钙钛矿晶体，它通常由钙钛矿铅(II)碘化物(CH3NH3PbI3) 组成。
这种钙钛矿晶体具有优异的光吸收性能和电荷传输能力，使其成为一种理想的光电转换材料。
此外，钙钛矿太阳能电池还包含其他辅助材料，如导电玻璃基底、电子传输层和阳极等。
这些材料的选择和组合将直接影响钙钛矿太阳能电池的性能。
接下来，让我们深入探讨钙钛矿太阳能电池的工作原理。
钙钛矿太阳能电池的工作原理可以简单地概括为光吸收和电荷分离两个步骤。
首先，光线穿过导电玻璃基底和电子传输层，进入到钙钛矿晶体中。
钙钛矿晶体的结构使其能够高效地吸收光能，并将其转化为电子激发态。
接着，激发的电子会从钙钛矿晶体中释放出来，经过电子传输层进入阳极，形成电子流。
而阳极上的电荷缺失区域将引起电荷分离，使得电子流和正孔流分别流向负载，从而产生电能。
钙钛矿太阳能电池的高效率和较低的制造成本受益于其独特的材料和工作原理。
然而，钙钛矿材料的稳定性和寿命仍然是该技术面临的主要挑战。
由于钙钛矿材料易于分解和氧化，导致钙钛矿太阳能电池的性能随时间而下降。
为了克服这一问题，研究者们致力于寻找更稳定的钙钛矿材料替代品。
例如，一些研究正在探索钙钛矿太阳能电池中非铅的替代材料，如钙钛矿锡、钙钛矿铜等。
这些新的材料具有较高的稳定性，有望解决钙钛矿太阳能电池材料稳定性的问题。
除了寻找稳定性更好的材料，还有其他的研究进展旨在提高钙钛矿太阳能电池的性能。
例如，一些研究者尝试改进钙钛矿晶体的电荷传输能力，通过控制晶体结构和界面性质来优化电子和正孔的运动。
太阳能电池的研究及应用现状分析
太阳能电池的研究及应用现状分析太阳能电池是一种直接将太阳能转换成电能的设备，其应用范围涉及到发电、加热、照明等多个领域。
近年来，随着环保意识的提高以及能源危机的加剧，太阳能电池的研究和应用得到了越来越广泛的关注。
本文将对太阳能电池的研究及应用现状进行分析，包括太阳能电池的原理和分类、太阳能电池的研究进展、太阳能电池在不同领域的应用以及太阳能电池的发展前景等。
一、太阳能电池的原理和分类太阳能电池是利用光电效应将太阳的能量转换成电能的装置，其主要原理是光子能量被半导体中的电子吸收后产生载流子的现象。
太阳能电池按照材料种类可以分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、铜离子铟硫太阳能电池、硒化铜等拓展种类。
按照光电转换方式，太阳能电池可以分为光化学太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能电池、散热式太阳能电池等。
其中，单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池是目前应用最广的两大类太阳能电池。
二、太阳能电池的研究进展太阳能电池的研究可追溯至19世纪初，但是直到20世纪60年代才有了实质性的突破。
随着材料科学、物理学等学科的发展以及科技水平的提高，太阳能电池的效率和寿命等性能不断提高。
目前，太阳能电池主要面临的问题是光电转化效率和稳定性的提高。
为了克服这些问题，研究人员采用了许多新材料和新技术，例如钙钛矿材料、Perovskite材料、全有机太阳能电池等。
三、太阳能电池在不同领域的应用太阳能电池的应用范围十分广泛。
在发电领域，太阳能电池一般被安装在太阳光照最强的地方，通过太阳能电池板向电网输送电能，或者通过储能设备将电能储存起来，用于家庭、企业等用电。
在照明领域，太阳能电池可以为室外照明提供绿色能源。
在移动电源领域，太阳能充电器可以为手机、平板电脑等提供便携式充电解决方案。
在交通领域，太阳能电池可以为电动汽车提供充电解决方案。
在救灾、紧急救援等场景，太阳能电池还可以为移动电源提供电能支持。
四、太阳能电池的发展前景太阳能电池作为一种绿色能源，其发展前景非常广阔。
新型太阳能电池材料与器件研究
新型太阳能电池材料与器件研究引言太阳能是一种无限可持续的能源资源，由于太阳能电池的研究和发展，它在近年来得到了广泛的应用。
新型太阳能电池材料和器件的研究对于提高太阳能利用效率至关重要，本文将对该领域的相关研究做一概述。
第一章：新型太阳能电池材料1.1 有机/无机混合材料有机/无机混合材料是当前太阳能电池研究的一个热点。
由于其具有很好的光学和电学特性，相较于传统有机材料，有机/无机混合材料具有更高的电荷传输效率和更宽的吸收光谱范围。
1.2 靶向实现特殊功能的材料设计由于太阳能电池的开路电压与电池吸收光谱的位置有关，因此材料设计中的能级对齐变得至关重要。
一些研究针对这个问题，通过对材料的能级和电荷分布进行精确调控，实现针对特定应用需求的太阳能电池。
第二章：新型太阳能电池器件2.1 针对高温的太阳能电池现有的太阳能电池在高温环境下性能表现不佳。
研究人员尝试设计新型的太阳能电池，通过在材料制备和器件设计上进行优化，实现高温环境下的稳定性能。
2.2 基于纳米结构的太阳能电池纳米结构允许太阳能电池材料获得优越的物理和光电性能，纳米结构的控制技术也得到了极大的发展。
通过将纳米技术应用于太阳能电池器件中，可以提高太阳能电池的效率。
第三章：研究进展和未来展望近年来太阳能电池材料和器件的研究发展迅速，但仍存在着一些问题，如高成本、低效率、较短的使用寿命等。
研究人员可以考虑以下方向展开研究：3.1 继续优化材料和器件的制备技术，实现更高的效率和更长的使用寿命。
3.2 探索新型太阳能电池材料，如钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池、钙钛矿-有机太阳能电池等。
3.3 将太阳能电池与储能技术相结合，实现能源的高效利用和可持续发展。
结论新型太阳能电池材料和器件的研究是太阳能领域中的一个重要方向。
随着研究的深入，太阳能电池的效率和商业化水平将不断提高，这将有助于推动全球清洁能源的发展。
太阳能光伏电池技术的研究现状与发展方向
太阳能光伏电池技术的研究现状与发展方向摘要：太阳能光伏电池是可再生能源的关键技术之一，它已经在可再生能源领域取得了显著的进展。
然而，光伏电池技术仍然面临一些挑战，如效率、成本和可持续性等方面的问题。
本文将探讨当前太阳能光伏电池技术的研究现状，并提出了未来的发展方向，以促进光伏电池技术进一步的突破和应用。
一、研究现状1. 多晶硅电池：多晶硅电池是当前太阳能光伏电池市场上占据主导地位的技术。
该技术以其相对较低的成本和较高的效能，受到了广泛的支持和应用。
然而，多晶硅电池的制造过程对于环境资源的消耗较大，且制造过程中产生的废料需要进行合理的处理和回收。
2. 单晶硅电池：单晶硅电池是一种具有更高效率的光伏技术，其效率可达到最高的水平。
然而，由于单晶硅材料的制造成本较高，导致单晶硅电池在市场上的比重相对较小。
随着技术的不断进步，人们对单晶硅电池的研究和应用越来越关注，以期降低制造成本，提高市场竞争力。
3. 薄膜光伏电池：薄膜光伏电池是一种新兴的太阳能电池技术，以其相对较低的制造成本和较高的柔性应用性能而备受关注。
该技术利用了较少的原材料，可以在各种曲面和复杂结构上进行应用，扩展了光伏电池的使用范围。
但是，薄膜光伏电池的转换效率目前仍然较低，需要进一步改进。
二、发展方向1. 提高光伏电池的转换效率：提高光伏电池的转换效率是当前研究的重点之一。
目前，太阳能电池的转换效率一般在20%至25%之间，而理论上的极限效率约为33%。
因此，研究人员可以通过优化材料结构和光学设计，提高电池的光电转换效率，从而提高光伏电池的实际应用价值。
2. 降低光伏电池的制造成本：降低光伏电池的制造成本是实现规模化应用的关键。
目前，太阳能电池的制造过程依赖于昂贵的设备和材料，导致制造成本较高。
因此，研究人员可以通过开发新的制造工艺和材料，降低光伏电池的制造成本，提高其市场竞争力。
3. 提高光伏电池的可持续性：可持续性是光伏电池技术发展的重要方向之一。
太阳能电池的研究进展及展望
太阳能电池的研究进展及展望近年来，随着环保意识的提高和传统能源的枯竭，太阳能电池（Solar Cell）作为一种清洁能源正在逐渐普及和发展。
太阳能电池最初是由费曼（Richard Feynman）等科学家在上个世纪五六十年代发明的，随着半导体材料科技的发展，太阳能电池的效率越来越高，从最初的3%到现在的22%以上。
本篇文章将从太阳能电池的历史、原理、技术和应用方面进行阐述，同时也对太阳能电池的未来发展进行展望。
一、太阳能电池的历史太阳能电池的历史可以追溯到1839年，法国物理学家贝克勒尔（Edmond Becquerel）通过实验发现了光生电效应。
然而，在接下来几十年中，太阳能电池的研究并不是重点，只有极少数的科学家致力于相关的研究。
直到20世纪初，艾因斯坦（Albert Einstein）通过研究光电效应等问题，提出了光电效应的理论，为太阳能电池的研究指明了方向。
1954年，贝尔实验室的三位研究人员丰塔恩（Calvin Fuller）,皮尔斯（Gerald Pearson）和杰里博（Daryl Chapin）成功地制造出了第一台太阳能电池，其效率只有1%左右，比较低。
但从此，太阳能电池的研究和应用进入了一个新的时代。
二、太阳能电池的原理太阳能电池利用光生电效应（Photoelectric Effect）将太阳辐射的能量转化成电能，是一种将光能转化为电能的装置。
光生电效应是指光照射到半导体表面时，能量传递到晶体电子，使电子克服晶格结构的束缚而脱离原子成为自由电子，并形成空穴。
自由电子和空穴随后在半导体中向相反方向移动，当电子和空穴相遇时，会产生原子、分子之间的化学反应，从而产生电流。
太阳能电池的结构主要由PN结构和逐渐淘汰的P型和N型材料构成，其中PN结构是最常用的结构之一。
三、太阳能电池的技术太阳能电池技术的不断发展促进了太阳能电池效率的提高，同时也让太阳能电池的价格降低，应用范围扩大。
常见的太阳能电池可以分为单晶硅、多晶硅、非晶硅、有机电池等几种，每种电池的原理、结构和性能不同。
高效能太阳能电池的光伏材料研究
高效能太阳能电池的光伏材料研究第一章：引言高效能太阳能电池是目前可再生能源领域中备受关注的研究方向之一。
太阳能电池的关键在于光伏材料的选择和性能优化。
本文将介绍当前高效能太阳能电池中常用的光伏材料以及相关研究进展。
第二章：单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是最常见也是最成熟的太阳能电池技术之一。
它具有高转化效率和良好的长期稳定性。
然而，制造需要高成本的单晶硅材料，限制了大规模应用。
当前的研究主要集中在优化制备工艺和改善电池结构，以提高效率和降低成本。
第三章：多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是另一种常见的太阳能电池技术。
相较于单晶硅，多晶硅具有更低的制造成本，但转换效率较低。
目前的研究主要集中在优化晶体结构和晶格缺陷，以提高多晶硅太阳能电池的效率和稳定性。
第四章：无机卤化物太阳能电池无机卤化物太阳能电池是近年来备受关注的一类新型光伏材料。
这类材料具有宽带隙、高光吸收系数等优点，有望实现高转换效率。
研究人员目前主要聚焦于优化材料组分和结构设计，以提高电池的光电转换效率。
第五章：有机太阳能电池有机太阳能电池是一种新兴的光伏技术，具有制造成本低、柔性和可重叠等优势。
然而，当前的有机太阳能电池效率相对较低，稳定性也不够理想。
研究人员正在致力于开发新的有机材料和界面工程，以提高有机太阳能电池的效率和稳定性。
第六章：钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是近年来备受关注的一类新型太阳能电池技术。
它具有高光电转换效率、制备简单等优点，被认为是下一代高效能太阳能电池的候选技术。
目前的研究主要聚焦于提高材料的光电转换效率和稳定性，以及解决钙钛矿材料的毒性和稳定性等问题。
第七章：其他新型太阳能电池材料除上述提到的光伏材料外，还有其他一些新型太阳能电池材料备受关注。
例如，柔性无机薄膜太阳能电池、有机-无机杂化太阳能电池等。
这些材料具有不同的优点和挑战，研究人员正在不断探索和优化这些新型太阳能电池材料。
第八章：结论高效能太阳能电池的光伏材料研究是可再生能源领域中的一个重要方向。
太阳能电池的研究进展
太阳能电池的研究进展摘要：太阳能是一种清洁可再生能源，其中利用半导体等光电材料的光伏发电效应的太阳能电池有良好的前景。
本文通过对太阳能电池原理的分析，简要的介绍了硅基类太阳能电池、有机化合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池和其它太阳能电池。
关键词：太阳能电池原理种类0前言2004年欧盟联合研究中心针对当前能源的结构和使用情况预测：在未来的几十年内，碳水化合物等非再生能源随着人类的大量的开发将逐渐较少，取而代之的将是可再生能源。
其中太阳能的利用将会得到很大的重视与提高。
太阳能的利用主要有3种形式：光热、光化学转换和光伏发电。
光热利用具有低成本、方便、利用效率较高等优点，但不利于能量的传输；光化学转换在自然界中以光合作用的形式普遍存在，但目前人类还不能很好地利用；光伏发电利用以电能作为最终表现形式，具有传输极其方便的特点，在通用性、可存储性等方面具有前两者无法替代的优势，且由于太阳能电池的原料硅的储量十分丰富、太阳电池转换效率的不断提高、生产成本的不断下降，都促使太阳能光伏发电在能源、环境和人类社会未来发展中占据重要地位。
太阳能发电有两种方式，一种是光-热-电转换方式，另一种是光-电直接转换方式。
光-热-电转换方式是利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。
前一个过程是光-热转换过程；后一个过程是热-电转换过程。
一座1000mw的太阳能热电站需要投资20～25亿美元，平均1kw的投资为2000～2500美元，它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍。
因此，目前只能小规模地应用于特殊的场合而很难大规模的应用。
而光-电直接转换方式该方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光-电转换的基本装置就是太阳能电池。
太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的。
太阳能电池的材料及性能研究
太阳能电池的材料及性能研究太阳能电池在现代能源领域中扮演着至关重要的角色。
用于制造太阳能电池的材料至关重要，因为这些材料的性能决定了太阳能电池的效率。
本文将探讨太阳能电池的材料及其性能研究。
一、硅是现代太阳能电池的主要材料太阳能电池最常用的材料是硅，这种材料的结晶和非晶形式都能用于制造太阳能电池。
硅材料稳定且性能可靠，因此在太阳能电池制造中经久不衰。
硅太阳能电池的效率在不断提高，目前已经达到了20％以上，同时也有一些研究人员试图用更便宜的材料替代硅。
二、铜铟镓硒太阳能电池铜铟镓硒太阳能电池是一种第二代太阳能电池，相比于硅太阳能电池而言，它们在高温和高光强条件下的表现更好。
它们也能够在较弱的光照下产生电能，这对于低光强地区的太阳能电池使其更加有效。
然而，铜铟镓硒太阳能电池的成本非常高，因此目前还未得到广泛应用。
研究人员正在研究替代材料，以减少铜铟镓硒材料的制造成本。
三、钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是一种新型太阳能电池系统。
这些太阳能电池使用的钙钛矿材料比较便宜，而且非常丰富。
钙钛矿太阳能电池的效率已经超过了20％，效率还有很大提升空间。
它们也可以用在柔性太阳能电池系统中，可以将它们应用于深空探测、电子设备等领域。
在未来，钙钛矿太阳能电池可能会成为替代硅太阳能电池的最佳选择。
四、氨基材料太阳能电池近些年来，氨基材料太阳能电池受到越来越多的关注。
这种材料的最大优势是它们的制造成本较低且更加环保。
氨基材料太阳能电池的效率已经提高到15％以上，并且研究人员正在研究如何进一步提高氨基材料太阳能电池的效率。
总结在能源领域中，太阳能电池拥有广泛的应用前景。
然而，太阳能电池材料的质量和性能是限制其发展的关键因素。
尽管现在的太阳能电池效率已经很高，但是研究人员仍然在不断探索，希望找到更好的材料和新的制造方法来提高太阳能电池效率，并且使其更具有商业价值。
太阳能电池技术研究
太阳能电池技术研究随着能源危机的急剧加剧和环境问题的不断凸显，太阳能电池技术作为一种清洁能源技术备受关注。
太阳能电池技术是利用太阳辐射能直接转化成电能的一种技术，具有广阔的应用前景和巨大的经济社会效益。
本文将从材料、结构和效率等方面对太阳能电池技术的研究进展进行综述。
一、材料选择及优化太阳能电池的关键是选择合适的材料。
目前，主要的太阳能电池材料包括硅、铠麦特、钙钛矿等。
硅太阳能电池是目前应用最广泛的一种，其主要优点是稳定性和可靠性高，但效率相对较低。
铠麦特太阳能电池材料具有较高的光吸收系数和电子迁移率，具备很大的提高效率的潜力。
钙钛矿太阳能电池材料具有较高的吸收光谱范围和较高的开路电压，但在稳定性上仍有待进一步研究。
未来的研究应该集中在开发新的太阳能电池材料，并通过优化材料的光电特性和界面特性，提高太阳能电池的效率和稳定性。
二、结构设计与优化太阳能电池的结构设计对电池的光电转化效率和稳定性起着重要作用。
典型的太阳能电池结构包括单结结构和多结结构。
单结结构是最简单和最常见的结构，但效率相对较低。
多结结构由不同材料的太阳能电池组成，可以利用不同材料的吸收特性和能带结构来提高光电转化效率。
另外，纳米结构的引入也是一种提高太阳能电池效率的重要手段。
通过纳米结构的设计和制备，可以增加太阳能电池的有效光吸收面积，提高电子和光子的相互作用效率，从而提高太阳能电池的效率。
三、效率的提高太阳能电池的效率是评价电池性能的重要指标。
目前，太阳能电池的效率已经达到了较高水平，硅太阳能电池的效率能够超过20%，铠麦特太阳能电池的效率能够超过40%。
然而，要进一步提高太阳能电池的效率，还需要进行深入的研究。
首先，要提高光吸收效率，通过材料的光学设计和界面工程来增强太阳能电池对太阳光的吸收。
其次，要提高载流子的收集效率，通过精细的结构工程来提高太阳能电池的载流子抽取效率。
最后，要提高载流子的传输效率，通过纳米结构和能带工程来提高太阳能电池的载流子传输效率。
新能源材料的研究进展
新能源材料的研究进展新能源材料是指用于能源转换、储存和传输的材料，主要包括太阳能电池材料、燃料电池材料、储能材料以及导电材料等。
随着能源需求的增加和环境问题的日益突出，新能源材料的研究进展变得尤为重要。
在过去的几十年里，新能源材料研究取得了令人瞩目的进展，以下是其中的一些重要研究领域和进展。
太阳能电池材料是最常见和广泛研究的新能源材料之一、目前，硅是用于制造太阳能电池的主要材料。
然而，硅太阳能电池的成本相对较高，效率也有限。
因此，研究人员一直在寻找更廉价、更高效的太阳能电池材料。
其中，钙钛矿太阳能电池是近年来备受关注的新型太阳能电池技术之一、钙钛矿材料具有高的光吸收系数、长的寿命和高的转换效率。
研究人员通过不断改进钙钛矿材料的结构和制备方法，提高了太阳能电池的效率和稳定性。
燃料电池是另一个重要的新能源技术领域，其原理是将氢气和氧气通过一个化学反应产生电能。
然而，燃料电池的发展还面临着许多挑战，如催化剂的高成本和低效率。
为了解决这些问题，研究人员一直在寻找新的催化剂材料。
如铂族金属和碳材料等。
此外，研究人员还利用纳米结构和新型合金材料来提高燃料电池的性能。
储能材料是实现可再生能源系统的重要组成部分。
传统的储能技术主要包括锂离子电池和超级电容器。
然而，这些储能技术在能量密度、循环寿命和成本方面仍存在一定的限制。
因此，研究人员一直在寻找新的储能材料和技术。
例如，钠离子电池被认为是一种有潜力的替代技术，因为钠是地球上丰富的元素，其储能性能与锂离子电池相当。
另外，研究人员还利用多孔材料和导电聚合物等来提高储能材料的性能。
导电材料是实现能源转化和传输的关键材料。
目前，金属、半导体和导电聚合物是最常见的导电材料。
然而，传统的导电材料存在一些缺点，如成本高、重量大等。
因此，研究人员一直在寻找新的导电材料。
例如，二维材料石墨烯具有优异的导电性能和机械性能，被认为是一种有潜力的导电材料。
此外，研究人员还通过控制材料的结构和制备方法来改进导电材料的性能。
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第36卷第11期2008年11月化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S Vo l 36No 111综述与专论基金项目:国家863项目(2007AA03Z226);国家重点973计划(2002CB211800)作者简介:李丽(1977-),女,博士,副教授,硕士生导师,从事绿色二次电池及相关材料研究。
张贵友(1983-),男,硕士研究生,从事太阳能电池及相关材料制备研究。
联系人:吴锋(1951-),男,教授,博士生导师。
太阳能电池及关键材料的研究进展李 丽1,2 张贵友1 陈人杰1,2 陈 实1,2 吴 锋1,2*(1.北京理工大学化工与环境学院,北京100081;2.国家高技术绿色材料发展中心,北京100081)摘 要 人类面临着有限常规能源和环境破坏严重的双重压力,己经成为越来越值得关注的社会与环境问题。
近年来,光伏市场快速发展并取得可喜的成就。
本文主要就太阳能电池及关键材料,以及对各类太阳能电池的原理及发展状况进行详细阐述,并对太阳能电池及其关键材料的市场发展方向进行了展望。
关键词 太阳能电池,转换效率,晶体硅,薄膜R&D of solar cells and correlative key materialsLi Li1,2Zhang Guiy ou 1 Chen Renjie1,2Chen Shi1,2Wu Feng1,2(1.School of Chem ical Engineering and the Enviro nm ent,Beijing Institute o f Technolog y,Beijing 100081;2.National Development Center of H i tech Green Materials,Beijing 100081)Abstract P eople are facing w ith tw o pressur es,namely,lim ited conventio na l ener g y and serious environmentalco nt aminat ion,w hich become huge social and envir onmenta l pr oblem calling mor e and mor e attentio ns.In recent y ea rs,phot ovo ltaic indust ry is developing r apidly,and has obstained encour aging achievement.T he so lar cell and co rr elativ e key material w ere studied.It also elabo rates the pr inciple and dev elo pment of the var ious solar cells.In addit ion,it g iv es t he fur ther outlook fo r the sola r cell and cor relat ive key mater ial ma rkets.Key words sola r cell,tr ansfer eff iciency ,cry stal silicon,thin film由于人类对可再生能源的不断需求,促使人们致力于开发新型能源。
太阳在40min 内照射到地球表面的能量可供全球目前能源消费的速度使用1年,合理的利用好太阳能将是人类解决能源问题的长期发展战略,是其中最受瞩目的研究热点之一[1]。
本文主要就太阳能电池及关键材料,以及对各类太阳能电池的原理及发展状况进行详细阐述,并对太阳能电池及其关键材料的市场发展进行展望。
1 太阳能电池的发展概况自1954年在美国贝尔实验室[2]成功研制出来第1块单晶硅太阳能电池以来,开启了人类对太阳能在发电方面使用的一扇大门。
1958年太阳电池首先在航天器上得到应用。
20世纪70年代初,硅太阳电池开始在地面应用。
从80年代起,太阳能电池效率大幅度提高,生产成本进一步降低[3]。
从1990年到2000年,光伏组件的销售每年平均以20%的速率增长,特别是从1997年以来,年增长速度上升到30%[4]。
近5年期间,世界光伏市场以平均每年40%的幅度增加,到2010年全球市场容量将增加到400亿欧元[5]。
到2050年,可再生能源占总一次能源的54%,其中太阳能的比例约为13%~15%;到2100年,可再生能源将占86%,太阳能占67%[6]。
据美国华盛顿W or ld watch 研究院于2007年5月下旬的评估:多晶硅太阳能工业的成本将快速下降,这将使其成为今后几年内的主流发电方,至2010年,成本将下降40%以上,多晶硅太阳能行业极有可能在2008~2009年重新进入黄金发展期[7]。
日本[4]从1991年开始到2001年在建筑屋顶安装光伏系统累计333M W,平均每年增长20M W 。
美国[8]1980年正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投资达8亿多美元,1997年宣布 百万屋顶光伏计划!,到2010年将安装1000~3000M W 太阳电池。
德国[4]从1999年启动 屋顶光伏!计划,当年安装7M W,2000年39M W,2001年77M W,到2003年达到405M W 。
2002年,我国国家计委启动了 西部省区无电乡通电计划!,光伏用量达到16.5M W 。
2006年我国产量达到460M W ,比2005年增加280%,可再生能源发展空间巨大[9]。
化工新型材料第36卷我国政府规划目标是2020年太阳能电池安装要达到1800M W[10]。
2 晶体硅太阳能电池2.1 单晶硅太阳能电池单晶硅太阳能电池是当前开发得最快的一种太阳能电池,以高纯的单晶硅棒为原料,纯度要求99.999%,其结构和生产工艺已定型,产品已广泛用于空间和地面[11 16]。
德国费莱堡太阳能研究所制得的电池转化效率超过23%。
BP Solar公司采用U N SW开发的激光刻槽埋栅技术生产出的电池平均效率达到17%。
印度物理研究所提出一种内部光陷作用的高效硅太阳电池模型可将转换效率提高到28 6%[17 18]。
北京太阳能研究所研制的刻槽埋栅电极2cm∀2cm晶体硅电池的转换效率达到19 79%[1]。
单晶硅太阳能电池转换效率最高,但对硅的纯度要求高,且复杂工艺和材料价格等因素致使成本较高。
2.2 多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池材料多半是含有大量单晶颗粒的集合体,或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成,在结晶的质量及纯度等方面较低,所以效率也较低[19]。
目前大规模工业化生产的多晶硅太阳能电池的转换效率已达到了12%~ 14%的水平,实验室最高转换效率为18%[20]。
到2010年,多晶硅产量将增加1倍,预计多晶硅太阳能电池在未来仍然会很快的发展[21 22]。
3 薄膜太阳能电池3.1 非晶硅薄膜太阳能电池20世纪70年代Car lson等就已开始对非晶硅电池的研制,相对于单晶硅太阳能电池,材料消耗少、电耗低、成本低。
非晶硅的光学带隙为1 7eV,对太阳辐射的长波区域不敏感,还存在光致衰退S W效应,可通过制备叠层太阳能电池缓解这些问题[23 24]。
目前单结非晶硅太阳能电池转换效率已经超过12 5%[25]。
Sanyo公司利用非晶硅沉积在绒面单晶硅片的两面上,制备出100mm∀100mm的电池效率可达21%,800mm ∀1200mm的电池效率可达18 4%。
日本钟渊化学工业公司开发薄膜多晶硅与薄膜非晶硅叠合的混合型薄膜硅太阳能电池,稳定效率为11 5%[26]。
国内耿新华等采用工业材料,制备出面积为20cm∀20cm的a Si/a Si叠层太阳能电池,转换效率为8.28%[27]。
如能解决其稳定性等问题,则将在光伏产业中占有越来越重要的地位。
3.2 多晶硅薄膜太阳能电池多晶硅薄膜在长波段具有高光敏性,能有效吸收可见光且光照稳定性强,是目前公认的高效率、低能耗的理想材料[28]。
目前,商品多晶硅薄膜太阳能电池的转换效率约为12% ~14%,产量占硅太阳能电池的50%左右[13]。
德国费莱堡太阳能研究所采用区域再结晶技术在Si衬底上制得的电池转换效率为19%[29]。
日本京工陶瓷公司研制的15cm∀15cm的电池转换效率也达到了17%[13]。
澳大利亚新南威尔士大学,采用热交换法生长的多晶硅制备的电池,转换效率达到18 2%[30]。
可以看出,多晶硅薄膜太阳能电池的发展很快,将来可望使得光伏发电的成本能够与常规能源相竞争[31 32]。
3.3 化合物薄膜太阳能电池3.3.1 碲化镉太阳能电池碲化镉(CdT e)材料成本低、效率高,且光谱响应与太阳光谱十分吻合[33 36]。
薄膜的生长工艺主要有:丝网印刷烧结法、近空间升华法、真空蒸发法等。
碲化镉半导体光伏材料理论转换效率为30%。
CdT e电池实验室效率16.4%,大规模生产的商业化电池平均效率8%~10%[37]。
四川大学制备出的电池转换效率达11 6%[30]。
以CdT e吸收层,CdS作窗口层的结构为:减反射膜/玻璃/SnO2:F/CdS/P CdT e/背电极,这种电池转换效率达16%[38]。
3.3.2 砷化镓太阳能电池1954年,首次发现砷化镓材料具有光生伏特效应,1974年砷化镓电池效率的理论值达22%~25%[39]。
实验室条件下在G aAs单结电池效率已超过25%[40]。
目前研究的砷化镓系列太阳能电池有单晶砷化镓、多晶砷化镓、镓铝砷 砷化镓异质结、金属 半导体砷化镓、金属 绝缘体 半导体砷化镓等。
材料的制备类似于硅半导体的制备,有晶体生长法、直接拉制法、气相生长法、液相外延法等。
另外,III V族三、四元化合物(G aInP、A lGaInP、GaInA s等)半导体材料的技术日益成熟,可通过设计电池结构来提高效率和降低成本。
双结电池的效率最高为30%,三结电池为38%,四结电池为41%[41]。
目前,国外已将砷化镓太阳能电池作为航天飞行器空间主电源,而且砷化镓组件所占比例逐渐增大,目前已占90%[42]。
3.3.3 铜铟硒太阳能电池铜铟硒太阳能电池是以铜、铟、硒三元化合物半导体为基本材料制成的太阳能电池,是在玻璃或其它廉价衬底上沉积若干层金属化合物的半导体薄膜,其厚度大约为2~3 m,具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强等特性[43 44]。
日本昭和石油公司开发的面积为864cm2的电池转换效率为14 3%[30]。