太阳能能源材料

---光热利用、光电利

“集热器”。例如”； “太阳热水器”； “太阳能干燥器”等

年世界太阳能热水器的总保有量约5400万

1平方O．7 平方米／人。日本有2O％的家庭

80％的家庭使用

是利用集热器将太阳辐射能转

3．太阳房

太阳房是直接利用太阳辐射能的重要方面。通过建筑设计把高效隔热材料、透光材料、储

75％～90％的能耗，并具有良好

2O～4O公斤标准煤，用于

700万

4．热利用的其它方面

太阳灶我国目前大约有15万台太阳灶在使用中。太阳灶表面可以加涂一层光谱选择性

千克标准煤。

是热利用的一个方面。目前

1000多套太阳能干燥系统，2万平方米。主要用于谷物、木材、

二、 太阳光-热转换及材料

材料科学与工程是技术创新的基础。太阳

—热转换技术和应

太阳辐射的能量谱主要分布在波长 0．3μ范围；人眼视觉灵敏谱的波长在0；41

7μm范围，对人眼敏感的波长，几乎

2μm至100μm范围，太

-热性能，即辐射特性如

1.太阳光谱选择性吸收涂层（表面）具有高的太阳吸收比和低的发射比的涂层（表面），称为

n（n＜1.9＝及低的消光系数（k＜

太阳选择性吸收涂层的制备技术可以分

对于全玻璃真空太阳集热管主流是采

（1）阳光控制膜

阳光控制膜通过增加吸收与反射可显著降低太阳辐射通过玻璃窗，同时能保持室内的充足光线。这类膜系具有良好的耐磨性与化学稳定性，可用于单层玻璃窗，适合在气温较高的地区使用。氧化物薄膜的不同厚度可以获得蓝色、银色、古铜色和金色等绚丽色彩。不同厚度的金属膜可以获得不同的透射比与反射比。

（2）低发射膜

0.04一0.10的低发射

／m’K降至1.4W／m’L可见光透射比可

SnO2／Ag／SnO，或TiO2／。

由于太阳辐射、温度或电场的作用使

WO3与NiO。

采用厚5cm的聚碳酸酯透明隔热材料

太阳能的光电转换是指太阳的辐射能光子通过半导

“光生伏打效应”，

—空穴对的形式

P—n结，在n区与p区之

P型层和n

90年代以来，在可持续发展战略的推动下，可再生能源技术进入了快速发展的阶段。建筑将成为光

建筑光伏集成系统既适用于居民住宅，也适／3，是未来太阳能光伏发电的最大市场。

以材料区分，太阳电池有晶硅电池，非晶硅薄膜电池，铜钢硒（CIS）电池，碲化镉（CdTe）电池，砷化稼电池等，而以晶硅电池为主导。由

单晶硅材料制造要经过如下过程：石

siO

形式存在于石英和砂子

2

14kwh／kg，％，称为冶金级硅（MG一Si）。大部

50万吨／年。

一种目前制造太阳级硅的主要方法是使用精炼的冶金级硅，采用电子束加热真空抽除法去除磷杂

Si烷在很小的Si球表面上原位沉

Si粉未颗粒只有十分之几毫米，直拉单晶的投炉料或直接制造Si带。

随着电池制备和封装工艺的不断改进，在硅太阳电池总成本中，硅材料所占比重已由原先的1/3上

（1）多晶硅薄膜电池

各种CVD（PECVD，RTCVD， CVD等）技术被

和SiN

2

。

多晶硅太阳电池的制备基本与单晶硅太阳电池相同。关键在于硅材料的制备。要求具备一定

“半晶硅”。多晶硅的生产工艺为浇

15kg重220mmX220mmX140mm

（2）硅片加工技术

常规的硅片切割采用内圆切片机，其刀损为0.3一0.35mm，使晶体硅切割损失较大，且大硅片不易

4个单晶硅

2个非晶硅电池生产厂。但在总体EVA等尚未完全实现国产化，成本高。

非晶硅太阳电池又称“无定形硅太阳电池”，简称

"。它是太阳电池发展中的后起之秀。

10亿美元以上。

10Mw级的独立电

a

非晶硅太阳电池的最大特点是薄，不同于单

1/300。因此，可

0．5伏左右的电压，必须几个单

探索的材料主要有，非晶硅碳、非晶硅氧：

CVD是当今普遍采用的合金薄膜的方法。它的主要优点是：可

200C左右），重复制备大

a-Si合金薄膜无结

a-Si膜含氢量高，通

-15％氢含量，光致衰退比较严重。因

3、多晶薄膜与薄膜太阳电池

、

2

①.CdS薄膜与Cu

S/CdS太阳电池

2

S／CdS是一种廉价太阳电池，

2

导电膜的玻璃及其

2

②. CulnSe

多晶薄膜材料与CdS／

2

CulnSe

材料具有高达以＝6×10cm-1的吸

2

的光学性质主要取决于材料的元素组

2

③. CdS／CulnSe

2

薄膜太阳电池

2

薄膜材料具备十分优异的

2

薄膜

2／p-CulnSe

2

、（InCd）S

2

／CulnSe

2

、2

、ITO／Cu1nSe：、GaAs／CulnSe

2

、2

等。其中最为人们重视的是CdS／

2，输出功率达到40.6W，